รายงานการวจย

กลองควบคมพลงงานแสงอาทตยประสทธภาพสงส าหรบแปลงเกษตรกรรม

The Solar Regulator Box Having High Efficiency for

Agricultural Farm Applications

ไดรบทนอดหนนการวจยจาก

กองทนนวตกรรมและสงประดษฐสมเดจพระเทพรตนราชสดาฯ สยามบรมราชกมาร

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ก

บทคดยอ

งานวจยนมงเนนการสรางกลองควบคมพลงงานแสงอาทตยประสทธภาพสงส าหรบแปลงเกษตรกรรม โดยศกษาระบบควบคมการตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยแบบอสระ เพอใหไดก าลงเอาตพตของเซลลแสงอาทตยอยในระดบทสงสด สอดคลองกบสภาวะความเขมแสง ณ ขณะนน ซงถาโหลดตองการพลงงานนอยกสามารถเกบพลงงานสวนทเหลอไวทแบตเตอรไดเพอส ารองไฟไวใชตอนกลางคน หรอตอนทไมมแดด และการมตวควบคมการตามรอยก าลงงานสงสดน ยงชวยใหการชารจแบตเตอรไดเรวกวาปกต ถาในเวลานนมแดดคอนขางจด งานวจยนไดน าเสนอวธการตามรอยก าลงงานสงสดส าหรบเซลลแสงอาทตยดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร และไดด าเนนการสรางชดทดสอบ ผลการศกษาพบวาชดทดสอบวธรบกวนและสงเกต สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรไดมากกวา และคมทนเรวกวา ชดชารจทมขายทวไปตามทองตลาด อกทงไดน าชดชารจทสรางขนจากงานวจยนไปตดตงในการใชงานจรงรวมกบรวมกบชดแผงโซลารเซลล เพอเปนแหลงพลงงานใหเครองรดยางพาราอจฉรยะ

ข

กตตกรรมประกาศ

งานวจยกลองควบคมพลงงานแสงอาทตยประสทธภาพสงส าหรบแปลงเกษตรกรรม สามารถส าเรจลลวงไปไดดวยด ผวจยขอกราบขอบพระคณกองทนนวตกรรมและสงประดษฐสมเดจพระเทพรตนราชสดาฯ สยามบรมราชกมาร ทใหการสนบสนนเงนทนในการวจย และขอขอบคณวศวกรและเจาหนาทศนยเครองมอวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนารทกทาน ทชวยอ านวยความสะดวกทางดานเครองมอทใชในงานวจย สดทายน ผวจยขอกราบขอบพระคณ คร อาจารย ทกทานทใหความร ตงแตในอดตจนถงปจจบน และบคคลทส าคญอยางยงผวจยขอกราบขอบพระคณ บดา มารดา และบคคลในครอบครวทก ๆ ทานทใหความรก ก าลงใจ การอบรมเลยงด และการดแลสงเสรมทางดานการศกษาอยางดมาโดยตลอดจนท าใหผวจยประสบความส าเรจในชวตเสมอมา

คณะผวจย

ค

สารบญ

หนา

บทคดยอ .......................................................................................................................................... ก กตตกรรมประกาศ ............................................................................................................................ ข สารบญ ............................................................................................................................................. ค สารบญตาราง ................................................................................................................................... ฉ สารบญรป ........................................................................................................................................ ช บทท 1 บทน ำ .................................................................................................................................. 1 1.1 ความส าคญและทมาของปญหาทท าการวจย ............................................................ 1 1.2 วตถประสงคของการวจย ......................................................................................... 3 1.3 ขอบเขตของโครงการวจย ........................................................................................ 4 2 ทฤษฎพนฐำน ..................................................................................................................... 5 2.1 บทน า ........................................................................................................................ 5 2.2 หลกการท างานพนฐานของเซลลแสงอาทตย ........................................................... 5 2.3 ลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตย ......................................................................... 6 2.3.1 กราฟคณลกษณะของเซลลแสงอาทตย ....................................................... 8 2.3.2 ผลกระทบของปรมาณความเขมแสง .......................................................... 9 2.3.3 ผลกระทบของอณหภม ............................................................................... 9 2.4 วงจรแปลงผนแบบบคก.......................................................................................... 10 2.5 แบตเตอร ................................................................................................................ 11 2.6 สรป ........................................................................................................................ 13 3 กำรตำมรอยก ำลงงำนสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ........................... 14 3.1 บทน า ...................................................................................................................... 14 3.2 ระบบทพจารณา ..................................................................................................... 14 3.3 การจ าลองสถานการณบนคอมพวเตอร .................................................................. 17

ง

สารบญ (ตอ)

หนา

3.4 สรป………………….. .......................................................................................... 23 4 กำรสรำงชดทดสอบตำมรอยจดก ำลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ... 24 4.1 บทน า ...................................................................................................................... 24 4.2 ชดทดสอบตามรอยก าลงสงสดดวยวธ VOC .......................................................... 24 4.2.1 วงจรตงเวลา .............................................................................................. 26 4.2.2 วงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา ....................................................................... 30 4.2.3 วงจรสมและคงคาสญญาณ ....................................................................... 34 4.2.4 วงจรคณสญญาณ ...................................................................................... 38 4.2.5 วงจรเปรยบเทยบสญญาณ ......................................................................... 44 4.2.6 วงจรแยกโดดสญญาณ .............................................................................. 50 4.2.7 วงจรแปลงผนแบบบคก ............................................................................ 52 4.3 สรป………………….. .......................................................................................... 54 5 กำรเปรยบเทยบผลกำรตำมรอยก ำลงสงสดของวธตำง ๆ ................................................. 55 5.1 บทน า ...................................................................................................................... 55 5.2 การทดสอบคาอตราสวนคงท ................................................................................. 55 5.3 ผลการทดสอบชดทดสอบ VOC ............................................................................ 58 5.4 สรป………………….. .......................................................................................... 65 6 กำรเปรยบเทยบผลกำรทดสอบชดทดสอบ ....................................................................... 66 6.1 บทน า ...................................................................................................................... 66 6.2 ผลการทดสอบชดทดสอบ ...................................................................................... 66 6.3 การตามรอยก าลงของแสงอาทตยจรงดวยชดทดสอบวธตาง ๆ .............................. 73 6.4 เศรษฐศาสตร .......................................................................................................... 77 6.4.1 การประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ และจดคมทนของแตละชดชารจ ............................................................... 77 6.4.2 การประเมนราคาหาจดคมทนของชดชารจ MPPT VOC .......................... 79 6.5 การประยกตใชงานชดทดสอบ MPPT VOC ในแปลงเกษตรกรรม ....................... 81

จ

สารบญ (ตอ)

หนา 6.6 สรป ........................................................................................................................ 83 7 สรปและขอเสนอแนะ ....................................................................................................... 85

7.1 สรป ........................................................................................................................ 85 7.2 ขอเสนอแนะ ........................................................................................................... 86 รายการอางอง............................................ ..................................................................................... 87 ภาคผนวก

ภาคผนวก ก. คมอการใชงาน ชดชารจเซลลแสงอาทตยทมการตามรอยก าลงสงสด ดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ....................................................... 88 ภาคผนวก ข. ตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรง ............................................................ 92

สารบญตาราง

ตารางท หนา 3.1 คาพารามเตอรของการจ าลองสถานการณ ระบบตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยดวยวธ VOC .......................................... 17 4.1 ผลการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจร ..................................................................... 32 4.2 ผลการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอร ..................................................................... 33 4.3 พกดอปกรณของวงจรแปลงผนแบบบคก ............................................................................ 53 5.1 ผลทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC เมอเปลยนแปลงคา k ........................... 57 5.2 ผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ..................................... 62 5.3 แผนภาพผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ...................... 63 6.1 ผลการทดสอบชดทดสอบ MPPT VOC ............................................................................... 68 6.2 ผลการทดสอบชดชารจ Com. without MPPT ...................................................................... 69 6.3 ผลการทดสอบชดชารจทว MPPT Com. .............................................................................. 69 6.4 การเปรยบเทยบผลการทดสอบของวธตาง ๆ ....................................................................... 70 6.5 แผนภาพการดงก าลงงานของชดทดสอบวธตาง ๆ ............................................................... 71 6.6 ผลการทดสอบการตามรอยก าลงของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน ............................. 75 6.7 การประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ และจดคมทนของแตละชดชารจ .......................................................................................... 78 6.8 การประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทนของชดชารจ เมอพกดของชดชารจ MPPT VOC มคาเพมขน ................................................................... 80

ช

สารบญรป

รปท หนา 1.1 พลงงานแสงอาทตยส าหรบแปลงเกษตรกรรม ...................................................................... 2 2.1 โครงสรางของเซลลแสงอาทตย ............................................................................................. 6 2.2 วงจรสมมลของเซลลแสงอาทตย ........................................................................................... 6 2.3 กราฟคณลกษณะของกระแส แรงดนและก าลงของเซลลแสงอาทตย .................................... 8 2.4 กราฟลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตย เมอระดบความเขมแสงเปลยนขณะอณหภมคงท ................................................................... 9 2.5 กราฟลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตย เมออณหภมเปลยนขณะทความเขมแสงคงท........................................................................ 10 2.6 วงจรแปลงผนแบบบคก ....................................................................................................... 10 3.1 ระบบตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยโดยใชวธ VOC...................................... 15 3.2 การจ าลองสถานการณระบบตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตย โดยใชวธ VOC ดวยโปรแกรมส าเรจรป SIMULINK ใน MATLAB .................................. 19 3.3 ผลการจ าลองสถานการณการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ...................................... 21 3.4 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และจดก าลง ทความเขมแสง 500 W/m2 และ1000 W/m2 .......................................................................... 22 4.1 โครงสรางชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ............................................ 24 4.2 ภาพรวมชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทใชงานจรง .......................... 25 4.3 ไอซเบอร 555 ....................................................................................................................... 26 4.4 วงจรอะสเตเบล .................................................................................................................... 27 4.5 วงจรตงเวลาทใชงานจรง ...................................................................................................... 28 4.6 สญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลา ........................................................................................ 29 4.7 การน าวงจรตงเวลาไปใชงานรวมกบวงจรอน ๆ ................................................................. 29 4.8 วงจรตงเวลาไปประยกตใชงานจรงรวมกบวงจรอน ๆ ........................................................ 30 4.9 โครงสรางของวงจรตรวจจบแรงดน .................................................................................... 30 4.10 วงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจร ............................................................................................. 31

ซ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา 4.11 วงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอร ............................................................................................ 32 4.12 กราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนทวดได จากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา และแรงดนเปดวงจร .......................................................... 33 4.13 กราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนทวดได จากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา และแรงดนแบตเตอร ......................................................... 34 4.14 โครงสรางและการท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณ ................................................... 35 4.15 ไอซเบอร LF398 .................................................................................................................. 35 4.16 การท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณทใชในงานวจยวทยานพนธ ............................... 36 4.17 วงจรสมและคงคาสญญาณ .................................................................................................. 37 4.18 สญญาณเอาตพตของวงจรสมและคงคาสญญาณ ................................................................. 37 4.19 โครงสรางของไอซ AD633 .................................................................................................. 38 4.20 โครงสรางวงจรคณสญญาณโดยใชไอซ AD633 และไอซ UA741 ...................................... 39 4.21 วงจรคณสญญาณทไดจากการออกแบบ ............................................................................... 42 4.22 วงจรคณและการสญญาณทใชงานจรง ................................................................................. 42 4.23 สญญาณเอาตพตของของวงจรคณสญญาณเมอ VVbatt 254.1 และ VVoc 08.2 .......... 43 4.24 สญญาณเอาตพตของของวงจรคณสญญาณเมอ VVbatt 214.1 และ VVoc 038.2 ....... 43 4.25 วงจรสรางสญญาณฟนเลอย ................................................................................................. 44 4.26 วงจรสรางสญญาณฟนเลอยทใชงานจรง .............................................................................. 45 4.27 สญญาณเอาตพตของวงจรสรางสญญาณฟนเลอย ................................................................ 46 4.28 ไอซเบอร LF 351 ................................................................................................................. 46 4.29 โครงสรางของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ ............................................................................ 47 4.30 การท างานของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ ............................................................................ 48 4.31 วงจรเปรยบเทยบสญญาณทใชงานจรง ................................................................................ 48 4.32 ผลการทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาณ กรณท 1.............................................................. 49 4.33 ผลการทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาณ กรณท 2.............................................................. 49 4.34 โครงสรางของไอซ PC923 ................................................................................................... 50

ฌ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา 4.35 การตอวงจรไอซ PC 923 เพอน าไปใชงานจรง .................................................................... 50 4.36 ผลการทดสอบวงจรแยกโดดสญญาณกรณท 1 ความกวางพลส 30 % ................................. 51 4.37 ผลการทดสอบวงจรแยกโดดสญญาณกรณท 1 ความกวางพลส 80 % ................................. 51 4.38 วงจรแปลงผนแบบบคกทใชงานจรง .................................................................................... 54 5.1 การทดสอบหากราฟลกษณะเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตย ............................................. 55 5.2 แสงอาทตยเทยมในหองปฏบตการ ...................................................................................... 56 5.3 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต ........... 57 5.4 เครองมอวดความเขมแสง .................................................................................................... 59 5.5 การทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC .......................................... 59 5.6 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 200 W/m2 อณหภม 36.5 OC ................... 60 5.7 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 400 W/m2 อณหภม 36.7 OC .................. 60 5.8 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 600 W/m2 อณหภม 38 OC ...................... 61 5.9 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 800 W/m2 อณหภม 38.5 OC ................... 61 5.10 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 1000 W/m2 อณหภม 39.5 OC ................. 62 5.11 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต ........... 64 6.1 ชดชารจ MPPT VOC ........................................................................................................... 67 6.2 ชดชารจ Com. without MPPT ............................................................................................. 67 6.3 ชดชารจ MPPT Com. ........................................................................................................... 68 6.4 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต ........... 73 6.5 ดาดฟาศนยเครองมอวทยาศาสตรและเทคโนโลย 3 ............................................................. 74 6.6 กราฟความสมพนธระหวางเวลากบคาก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย ของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน ................................................................................. 76 6.7 กราฟความสมพนธระหวางเวลากบคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร ของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน ................................................................................. 76 6.8 กราฟแสดงความสมพนธระหวางจดคมทน (ป) ของชดชารจแตละชดชารจ ....................... 79

ญ

สารบญรป (ตอ)

รปท หนา 6.9 กราฟแสดงความสมพนธระหวางพกด ของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ และจดคมทน (ป) .................................................... 81 6.10 ชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ตดตงใชงานกบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล ณ หมบานศรควนทอง ต าบลชางซาย อ าเออกาจจนดษ จงหวดสราษรรธาน ........................................................ 82 6.11 ชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ตดตงใชงานกบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล ณ สวนยางพารา มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร ............................................................................................ 83 ก.1 กลองชดชารจเซลลแสงอาทตยทมตามรอยก าลงงานสงสด ดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ........................................................................... 89 ก.2 การเชอมตอสายไฟของระบบโซลาเซลลเขากบ MPPT VOC Charger ................................ 91 ข.1 ตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรง หรอ dc/dc isolate ................................................... 93

1

บทท 1 บทน ำ

1.1 ควำมส ำคญและทมำของปญหำทท ำกำรวจย ปจจบน พลงงานนบเปนปญหาใหญในประเทศ และมผลกระทบรนแรงตอการพฒนาของ

ประเทศไทยมากขนทกท เชอเพลงตางๆ ทน ามาใชผลตกระแสไฟฟา เชน น ามน กาซธรรมชาต

ถานหน เปนตน นบวนจะมปรมาณนอยลง และคงจะตองหมดไปในอนาคต นอกจากน ราคาของ

เชอเพลงยงมความผนผวนไปในแนวทางทสงขนตามสถานการณทางเศรษฐกจและการเมอง อกทง

กระบวนการผลตและใชเชอเพลงนนลวนกอใหเกดมลพษตอสภาวะแวดลอม พลงงานทดแทน

(Renewable Energy) เชน พลงงานแสงอาทตย พลงงานลม พลงงานน า เปนตน จงเปนอกทางเลอก

หนงทสามารถแกปญหาการขาดแคลนพลงงานในอนาคตและชวยลดปญหาดานมลพษทเกดขนจาก

การใชพลงงานในปจจบนได

ส าหรบงานทางดานเกษตรกรรม ในปจจบนเทคโนโลยอเลกทรอนกส เทคโนโลยการ

สอสารโทรคมนาคมและเครอขายคอมพวเตอร มความเจรญรดหนาไปมาก ดงนนจงมงานวจยเปน

จ านวนมาก ทพยายามน าเทคโนโลยเหลานมาประยกตใชในงานดานการเกษตร เพอเพม

ประสทธภาพของผลผลต ลดตนทนการผลต เปนตน แตอยางไรกตามการใชเทคโนโลยเหลานกบ

งานทางดานการเกษตร จ าเปนตองใชพลงงานไฟฟา เพอจายไฟใหกบอปกณอเลกทรอนกสตาง ๆ ท

จ าเปนในแปลงเกษตรกรรม ซงไมสามารถจะใชพลงงานไฟฟาไดโดยตรงจากการไฟฟาเนองจาก

การไฟฟาไมสามารถจะปกเสาไฟไปไดทวแปลงเกษตรกรรมทงประเทศ ปญหาเกยวกบการหา

แหลงจายกระแสไฟฟาส าหรบอปกรณทางการเกษตร ถอเปนปญหาทมผลกระทบกบเกษตรกรโดย

สวนใหญทตองการใชเทคโนโลยกบแปลงเกษตรของตนเอง ไมวาจะเปนความตองการ

กระแสไฟฟาเพอจายใหกบอปกรณอเลกทรอนกส ตามทไดกลาวไวแลวขางตน ยงมอกหลาย

ตวอยางดวยกนทตองการพลงงานไฟฟาในแปลงเกษตร เชน ชาวสวนยางพารา ทจ าเปนตองใช

เครองรดยางไฟฟาตองเสยคาขนสงยางจากสวนยางมายงทบานของตนเอง เนองจากเครองรดยาง

ไฟฟาจ าเปนตองตงอยทบานเพอใชไฟฟาจากครวเรอน ถาเราสามารถยกเครองรดยางไฟฟาไปไวท

2

สวนยางได โดยใชพลงงานทดแทนผลตกระแสไฟใหกบอปกรณทางไฟฟาในแปลงเกษตรกรรม ก

สามารถลดตนทนในเรองการขนสงเกยวกบเรองนไปได เปนตน โดยสวนใหญพลงงานทดแทนท

นยมใชกนส าหรบงานในแปลงเกษตรกรรม คอพลงงานแสงอาทตย ดงแสดงไดในรปท 1.1

เนองจากมความเหมาะสมทจะน ามาใชในประเทศไทยเนองดวยพนทตงอยใกลเสนศนยสตรม

แสงอาทตยตลอดทงป เปนพลงงานทสะอาด ไมกอใหเกดมลภาวะขณะใชงาน และสอดคลองกบ

นโยบายของประเทศในปจจบน ทมการรณรงคใหใชพลงงานแสงอาทตยกนมากขน เนองจาก

เชอเพลงทใชในการผลตกระแสไฟฟามนอยลงทกท

รปท 1.1 พลงงานแสงอาทตยส าหรบแปลงเกษตรกรรม

การผลตกระแสไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตย เปนการเปลยนพลงงานแสงอาทตยเปน

พลงงานไฟฟานนใชหลกการของโฟโตเอฟเฟค (Photovoltaic Effect) โดยอปกรณทใชในการแปลง

พลงงานนเรยกวา เซลลแสงอาทตย (Solar cell) แตเซลลแสงอาทตยนนมขอเสย คอ ใชตนทนการ

ผลตและตดตงสง ประสทธภาพการเปลยนรปพลงงานจากพลงงานแสงอาทตยไปเปนพลงงาน

ไฟฟาคอนขางต า และระบบพลงงานเซลลแสงอาทตยทมใชกนอยตามทองตลาดเปนการดง

พลงงานแสงอาทตยมาใชจรงตามทโหลดตองการ ซงไมสามารถดงพลงงานสงสดทจดจายก าลง

3

สงสด (Maximum Power Point: MPP) มาใชงานได เนองจากแรงดนเอาตพตของเซลลแสงอาทตย

จะมคาเทากบแรงดนของโหลด ซงท าใหใชประโยชนจากก าลงไฟฟาทผลตไดจากเซลลแสงอาทตย

ไดไมเตมท ดงนนจากปญหาดงกลาวแสดงใหเหนวา ระบบควบคมการตามรอยก าลงงานสงสด

(maximum power point tracking: MPPT) จงมความจ าเปนอยางยงในการแปลงพลงงานทดแทน

ดงกลาว ซงไมเพยงแตจะท าหนาทใหก าลงงานไดมากทสดแลว ยงเปนการเพมประสทธภาพของ

ระบบอกดวย ซงหมายถง ถาชวงไหนมแดดจด ถาโหลดตองการพลงงานนอยเราสามารถเกบ

พลงงานสวนทเหลอไวทแบตเตอรไดเพอส ารองไฟไวใชตอนกลางคน หรอตอนทไมมแดด และ

การมตวควบคมการตามรอยก าลงงานสงสดน ยงชวยใหการชารจแบตเตอรไดเรวกวาปกต ถาใน

เวลานนมแดดคอนขางจด การควบคมในลกษณะนยงไมพบเหนในการใชงานพลงงานแสงอาทตย

ในปจจบน จากเหตผลดงกลาวงานวจยนมวตถประสงคคอ ตองการพฒนาการควบคมการใชงาน

พลงงานแสงอาทตยส าหรบแปลงเกษตรกรรม โดยมการควบคมตามรอยก าลงงานสงสด เพอใหได

ก าลงเอาตพตของเซลลแสงอาทตยอยในระดบทสงสด สอดคลองกบสภาวะความเขมแสง ณ

ขณะนน ถามพลงงานมากเกนกวาทโหลดตองการ กสามารถเกบพลงงานไวทแบตเตอรได เพอใช

ในยามจ าเปน ซงถอเปนการพยายามใชพลงงานใหเกดประสทธภาพใหมากทสด โดยองคความรท

ไดในงานวจยจะถกน าไปสรางเปนกลองอเลกทรอนกส เพอน าไปตดตงในการใชงานจรง และ

สามารถใชงานรวมกบชดแผงพลงงานแสงอาทตยทมใชอยในปจจบนได

1.2 วตถประสงคของโครงกำรวจย

1.2.1 เพอหาแนวทางการเพมประสทธภาพของระบบเซลลแสงอาทตย 1.2.2 เพอพฒนาระบบผลตกระแสไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตยกบงานทางดาน

เกษตรกรรม 1.2.3 เพอสรางตนแบบการใชพลงงานแสงอาทตยกบอปกรณทางไฟฟาในแปลง

เกษตรกรรม 1.2.4 เพอสรางองคความรในการออกแบบตวควบคมการตามรอยก าลงสงสดกบพลงงาน

แสงอาทตย ทสามารถน าไปใชงานดานเกษตรกรรมไดจรง

4

1.3 ขอบเขตของโครงกำรวจย 1.3.1 การศกษาความเปนไปไดในการควบคมการตามรอยก าลงสงสด จะอาศยการจ าลอง

สถานการณดวยคอมพวเตอร ผานทางโปรแกรมส าเรจรป Power System Blocksets ใน SIMULINK เพอใหเกดความมนใจกอนการสรางจรง

1.3.2 การทดสอบตวควบคมการตามรอยก าลงสงสดจะอาศยหลอดไฟทดแทนแสงอาทตยจรง เนองจากการใชหลอดไฟเปนแหลงพลงงาน สามารถสรางเงอนไขในการทดสอบตวควบคมไดหลากหลายตามทเราตองการ

5

บทท 2

ทฤษฎพนฐำน

2.1 บทน ำ ระบบควบคมการตามรอยจดก าลงสงสดทวไป ประกอบไปดวยแผงเซลลแสงอาทตย

เชอมตอกบวงจรแปลงผนก าลงไฟฟากระแสตรงเปนกระแสตรง และมเอาตพตของระบบคอโหลด ในกรณทเปนระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระจงจ าเปนจะตองมแหลงพลงงานส ารองซงทวไปใชแบตเตอร เพอจายพลงงานใหกบโหลดในกรณทไมมแสงอาทตย ในบทนจะน าเสนอเนอหาเกยวกบ หลกการท างานพนฐานของเซลลแสงอาทตย ลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตย รวมถงรายละเอยดเกยวกบวงจรแปลงผนแบบบคก และแบตเตอร

2.2 หลกกำรท ำงำนพนฐำนของเซลลแสงอำทตย เซลลแสงอาทตย เปนสงประดษฐทางดานอเลกทรอนกสทสรางจากสารกงตวน า โดยเซลลแสงอาทตย 1 เซลล จะประกอบดวย สารกงตวน าชนดพ สารกงตวน าชนดเอน และชนระหวางสารกงตวน าชนดพและเอน (P-N Junction) ซงเซลลแสงอาทตยสามารถเปลยนรปพลงงานแสงอาทตยใหเปนพลงงานไฟฟาไดโดยตรง และไฟฟาทไดนนจะเปนไฟฟากระแสตรง (DC current) เมอมแสงอาทตยตกกระทบเซลลแสงอาทตย จะเกดการสรางพาหะน าไฟฟาประจลบและประจบวกขนซงไดแก อเลกตรอน และโฮล โครงสรางรอยตอพเอนจะท าหนาทสรางสนามไฟฟาภายในเซลล เพอแยกพาหะไฟฟาชนดอเลกตรอนใหไหลไปทขวลบ และท าใหพาหะน าไฟฟาชนดโฮลไหลไปทข วบวก เมอน าโหลดมาตอกจะเกดการไหลของกระแสไฟฟา ซงแสดงโครงสรางของเซลลแสงอาทตยไดดงรปท 2.1

6

N-type

P-type

Pos.Electrode

Neg.Electrode

Sunlight

-

-

+

+

Current

Load

รปท 2.1 โครงสรางของเซลลแสงอาทตย

2.3 ลกษณะเฉพำะของเซลลแสงอำทตย การศกษาการใชงานเซลลแสงอาทตย จะเรมตนจากวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตยซงแสดงไดดงรปท 2.2

+

-

G

Iph

Id

Rsh

Rs Ipv

Vpv

รปท 2.2 วงจรสมมลของเซลลแสงอาทตย จากรปท 2.2 แสดงใหเหนถงวงจรสมมลของเซลลแสงอาทตย ซงจะประกอบไปดวยแหลงจายกระแสไฟฟาแบบคงท (Photo current : phI ) เกดจากแสงอาทตยหรอแสงสวาง ไปท าใหเซลลแสงอาทตยสรางประจพาหะอสระใหไหลผานโหลดทตออย เปนสดสวนตรงกบความเขมแสงทตกกระทบรอยตอพเอน มไดโอดตอขนานแหลงจายกระแสแบบคงท และคาความตานทานอนกรมเกดจากความตานทานของซลกอนทเรยงเปนชน ( shR ) และความตานทานของขวโลหะดานหนาและดานหลงทเปนผลมาจากการตอขวตอภายนอก ( sR ) ซงคากระแสไฟฟาของเซลลแสงอาทตย ( pvI ) แสดงไดดงสมการดงตอไปน จากสมการแสดงถงคณลกษณะทางกระแสและแรงดนของเซลลแสงอาทตย ซงอยในรปของฟงกชนเอกโพเนนเชยล (exponential equation)

7

sh

spvpv

t

spvpv

sphpvR

RIV

nCV

RIVIII

1exp (2-1)

GTTKII refIscph ][ (2-2)

t

g

refref

osnCV

E

T

T

T

TII 1exp

3

(2-3)

1exp

t

oc

sco

nCV

V

II (2-4)

จากสมการท (2-1) (2-2) (2-3) และ(2-4) ความหมายของคาพารามเตอรตาง ๆ เปนดงน

phI คอ กระแสไฟฟาทเกดจากแสง ( A ) sI คอ กระแสไบอสอมตวยอนกลบของไดโอด ( A ) oI คอ กระแสไบอสอมตวยอนกลบทสภาวะมาตรฐาน ( A ) scI คอ กระแสลดวงจรของเซลลท 25 Co ( A ) ocV คอ แรงดนเปดวงจรของเซลลท 25 Co ( V ) G คอ ความเขมแสง ( 2kW/m )

T คอ อณหภมของเซลลแสงอาทตย ( Kevin ) refT คอ อณหภมอางองของเซลลทสภาวะมาตรฐาน ( Kevin )

IK คอ สมประสทธอณหภมของกระแสลดวงจร มคาเทากบ 2.2×10-3 ( CA/o ) q คอ ประจอเลกตรอนมคาเทากบ 1.602×10-19 ( C ) n คอ Ideal factor (เซลลแบบซลกอน 3.1n ) k คอ คาคงทของ Boltzman มคาเทากบ 1.3806504×10-23 ( J/Kevin ) C คอ จ านวนเซลลแสงอาทตยทตออนกรมใน 1 มอดล sR คอ คาความตานทานอนกรมของเซลล ( ) shR คอ คาความตานทานขนานของเซลล ( ) gE คอ พลงงานระหวางชนของสารกงตวน า มคาเทากบ 1.12eV

tV คอ Thermal voltage = q

kT

8

2.3.1 กรำฟคณลกษณะของเซลลแสงอำทตย คณลกษณะทางไฟฟาของเซลลแสงอาทตยน นสามารถแสดงไดโดยใชกราฟ

คณลกษณะกระแส - แรงดนของเซลลแสงอาทตย (I-V curve) และกราฟคณลกษณะก าลง - แรงดนของเซลลแสงอาทตย (P-V Curve) ถาอณหภมและปรมาณความเขมแสงทตกกระทบแผงเซลลแสงอาทตยมคาคงท สามารถสรางกราฟลกษณะเฉพาะเซลลแสงอาทตยไดโดยวดคาแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา เรมจากวดแรงดนไฟฟาทไมมการตอโหลด (Open circuit voltage หรอ ocV ) จากนนใหเซลลแสงอาทตยเรมจายกระแสจนถงคากระแสสงสดในสภาวะลดวงจร (Short circuit current หรอ

scI ) น าขอมลจากการทดสอบมาสรางเปนกราฟไดดงกราฟในรปท 2.3

Pmax

Impp

Vmpp

Maximum Power Point

Po

wer(

W)

Cu

rren

t(A

)

Voltage(V)

IV Curve

PV Curve

Ipv

Vpv

Ppv

ISC

VOC

รปท 2.3 กราฟคณลกษณะของกระแส แรงดนและก าลงของเซลลแสงอาทตย

จากรปท 2.3 กราฟลกษณะเฉพาะเซลลแสงอาทตยมความไมเปนเชงเสน โดยปกตคาแรงดนของเซลลแสงอาทตยจะขนอยกบโหลดจงไมสามารถดงก าลงไฟฟาสงสดได แตถาสามารถเลอกจดท างานใหแรงดนของเซลลแสงอาทตยมคาเทากบแรงดนทจดก าลงไฟฟาสงสด ( mppV ) กจะท าใหสามารถดงก าลงไฟฟาสงสด ( maxP ) มาใชงานได โดยตวแปรทมความส าคญตอการจายก าลงไฟฟาของเซลลแสงอาทตยมอย 2 ตวแปร คอ ปรมาณความเขมแสงทตกกระทบแผงเซลลแสงอาทตย และ อณหภมของเซลลแสงอาทตย

9

2.3.2 ผลกระทบของปรมำณควำมเขมแสง คากระแสไฟฟาท เกดจากแสง หรอ phI เปนกระแสทสรางขนจากเซลลแสงอาทตยโดยใชแสงในการเปลยนรปพลงงาน ซงคากระแสทสรางขนเปนสดสวนโดยตรงกบความเขมแสง และอณหภม ดงสมการท (2-2) ซงเมอมการเปลยนแปลงปรมาณความเขมแสงทตกกระทบจะสงผลตอกระแสทจายไดของเซลลแสงอาทตย โดยกราฟลกษณะเฉพาะของกระแส แรงดนและก าลง เมอมการเปลยนแปลงปรมาณความเขมแสงแสดงไดดงรปท 2.4 จากรปจะเหนไดวา เมอความเขมแสงทตกกระทบเซลลแสงอาทตยมคาเพมสงขนจะสงผลใหกระแส และก าลงไฟฟาของเซลลแสงอาทตยมคาเพมขนดวย

เพมความเขมแสง

เพมความเขมแสง

รปท 2.4 กราฟลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตยเมอระดบความเขมแสงเปลยนขณะอณหภมคงท

2.3.3 ผลกระทบของอณหภม ถาก าหนดใหความเขมแสงในสมการท (2-2) มคาคงท คาอณหภมจะมผลกระทบตอกระแสไฟฟาทเกดจากแสงอาทตย และจากสมการท (2-3) อณหภมยงมผลกระทบตอกระแสไบอสอมตวยอนกลบของไดโอด (Reverse saturation current of diodes หรอ sI ) โดยเมอมการเปลยนแปลงอณหภมจะมผลตอแรงดนทจายออกมาจากเซลลแสงอาทตย ซงสามารถแสดงกราฟลกษณะเฉพาะของกระแส แรงดนและก าลง ไดดงรปท 2.5 จากรปจะเหนไดวาเมออณหภมของเซลลแสงอาทตยมคาเพมสงขนจะสงผลใหแรงดนไฟฟาของเซลลแสงอาทตยมคาลดลง

10

เพมอณหภม

เพมอณหภม

รปท 2.5 กราฟลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตยเมออณหภมเปลยนขณะทความเขมแสงคงท

2.4 วงจรแปลงผนแบบบคก วงจรแปลงผนก าลงไฟฟากระแสตรงเปนกระแสตรงทใชในงานวจยจะเลอกใชวงจรแปลงผนแบบบคก เนองจากแผงเซลลแสงอาทตยทเลอกใชมคาแรงดนมากกวาแรงดนของแบตเตอร ซงวงจรแปลงผนแบบบคกมหนาทลดทอนระดบแรงดนไฟฟาทางดานเอาตพตใหมคาต ากวาหรอมคาเทากบแรงดนไฟฟาทางดานอนพต โดยโครงสรางของวงจรแปลงผนแบบบคกจะประกอบดวย สวตชในงานวจยจะใชมอสเฟต (Mosfet) ไดโอด ตวเหนยวน า และตวเกบประจ โดยวงจรแปลงผนแบบบคกแสดงไดดงรปท 2.6

+V D

-

+V in

-

+ V L -IO +V out

-

iCiL

C R

รปท 2.6 วงจรแปลงผนแบบบคก จากวงจรในรปท 2.6 พบวาสามารถค านวณคาแรงดนไฟฟากระแสตรงทางดานเอาตพต

ของวงจรแปลงผนแบบบคก outV (Muhammad H. Rashid) ไดจากสมการ (2-5)

11

inout dVV (2-5) โดยท inV คอ แรงดนอนพตของวงจรแปลงผนแบบบคก d คอ คาวฎจกรหนาท (duty cycle)ของวงจรแปลงผนแบบบคก งานวจยจะน าวงจรแปลงผนแบบบคกไปควบคมการท างาน โดยอาศยการเปลยนแปลงคาวฎจกรหนาท เพอใหจดท างานของแรงดนอนพตเขาใกลจดจายก าลงไฟฟาสงสดของแผงเซลลแสงอาทตย

2.5 แบตเตอร แบตเตอร (Battery) เปนอปกรณทท าหนาทจดเกบพลงงาน และจายพลงงานใหกบโหลดในกรณทไมมแสงอาทตยหรอในเวลากลางคน แบตเตอรเปนอปกรณทสามารถแปลงพลงงานเคมใหเปนไฟฟาไดโดยตรงดวยการใชเซลลกลวานก (galvanic cell) ทประกอบดวยขวบวกและขวลบ พรอมกบสารละลายอเลกโตรไลต (electrolyte solution) แบตเตอรอาจประกอบดวยเซลลกลวานกเพยง 1 เซลล หรอมากกวากได แบตเตอรเปนอปกรณส าหรบจดเกบไฟฟาเทานน ไมไดผลตไฟฟา สามารถประจไฟฟาเขาไปใหม (recharge) ไดหลายครงและประสทธภาพจะไมเตม 100% จะอยทประมาณ 80% เพราะมการสญเสยพลงงานบางสวนไปในรปความรอนและปฏกรยาเคมจากการประจและการจายประจ แบตเตอรจดเปนอปกรณทมราคาแพง และเสยหายไดงาย หากดแลรกษาไมดเพยงพอ หรอใชงานผดวธ รวมถงอายการใชงานของแบตเตอรแตละชนดจะแตกตางกนไป เนองดวยวธการใช การบ ารงรกษา การประจ และอณหภม เปนตน

แบตเตอรทเหมาะส าหรบใชงานกบระบบไฟฟาพลงงานแสงอาทตยมากทสดคอ แบตเตอรแบบจายประจสง (Deep discharge battery) เพราะถกออกแบบใหสามารถจายพลงงานปรมาณมากหรอนอยไดอยางตอเนองเปนเวลานานๆ โดยไมเกดความเสยหาย และสามารถใชไฟฟาทเกบอยในแบตเตอรนไดอยางตอเนองถง 80% โดยแบตเตอรไมไดรบความเสยหาย ซงตางจากแบตเตอรรถยนตทถกออกแบบใหจายพลงงานสงใน ชวงเวลาสนๆ ถาใชไฟฟามากกวา 20-30% ของพลงงานทเกบอยจะท าใหอายการใชงานสนลงได ความจของแบตเตอรในการประจพลงงานมหนวยเปน แอมแปร-ชวโมง (Ampere-Hour หรอ Ah) พลงงานในแบตเตอร 12 V 100 Ah เทากบ 12V x 100Ah ถาแบตเตอร 100 Ah เทากบวาแบตเตอรจะสามารถจายกระแส 1 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา 100 ชวโมง หรอ แบตเตอรจายกระแส 10 แอมแปรอยางตอเนองเปนเวลา 10 ชวโมง หรอ ถาแบตเตอรจายกระแส 5 แอมแปรอยาง

12

ตอเนองเปนเวลา 20 ชวโมง ซงทงหมดนจาย กระแสเทากบ 100 Ah เปนตน จะเหนไดวา แบตเตอรทมความจเทากนอาจมความเรวในการจายกระแสตางกนได ดงน น การจะทราบความจของแบตเตอรตองทราบถงอตราการจายกระแสดวย มกก าหนดเปนจ านวนชวโมงของการจายกระแสเตมทการก าหนดขนาดของแบตเตอรส าหรบระบบเซลลแสงอาทตยนน ขนอยกบความจของแบตเตอรในการจดเกบพลงงาน อตราการจายประจสงสด อตราการประจสงสด และอณหภมต าสดทจะน าแบตเตอรไปใชงาน การออกแบบแบตเตอรสามารถค านวณ ขนาดกระแสตอชวโมง (Ah) ของแบตเตอรไดจากสมการท (2-6)

sBatterylosDODV

DemandloadAh

battery (2-6)

โดยท Demandload คอ ความตองการในการใชโหลดตอชวโมง (Wh ) DOD คอ Deep of discharge หรอ คาความลกของการคายประจโดยแบตเตอร

แตละยหอมคาไมเทากน อยระหวาง 45%-60% Batteryloss คอ คาสญเสยในแบตเตอร โดยปกตแลวแบตเตอรจะท างานดวยเซฟต

แฟกเตอร (Safety Factor) ทมไวเพอปองกนการชารจมากเกนพกด (over charge) และการคายประจมากเกนไป (over discharge)

โดยในงานวจยจะเลอกใชแบตเตอร ขนาด 12V และจายโหลดทเปนอปกรณอเลกทรอนกส 40 วตตตอชวโมง คาความลกของการคายประจ 60% และคาสญเสยในแบตเตอร 85% ดงน นสามารถค านวณหาขนาดแบตเตอรไดดงน

536.685.06.012

40

V

WhAh

ค านวณหาขนาดแบตเตอร 6.536 Ah ดงนน ควรเลอกแบตเตอรทมขนาดมากกวา 6.536 Ah โดยงานวจยนจะเลอกใชแบตเตอรขนาด 12V 7Ah

13

2.4 สรป การอธบายเนอหาในบทน เปนการน าเสนอเกยวกบทฤษฎพนฐานของเซลลแสงอาทตยและลกษณะเฉพาะของเซลลแสงอาทตย ซงการท าความเขาใจในเรองดงกลาวมความส าคญมากส าหรบการหาแนวทางในการตามรอยจดก าลงสงสดส าหรบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ และเนอหาในบทนยงไดกลาวถงรายละเอยดเกยวกบวงจรแปลงผนแบบบคก และแบตเตอร เนองจากเปนสวนประกอบทส าคญเพอน าไปสการศกษาและสรางระบบควบคมการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร

14

บทท 3

การตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร 3.1 บทน า

งานวจยนจะด าเนนการวจยเกยวกบการตามรอยก าลงงานสงสดส าหรบเซลลแสงอาทตย

แบบอสระ ดวยเหตผลนจงไดท าการส ารวจปรทศนวรรณกรรมและงานวจยทเกยวของกบการตาม

รอยก าลงงานสงสดส าหรบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ จากปรทศนวรรณกรรมของงานวจยท

เกยวของ พบวางานวจยทเกยวของกบการตามรอยจดก าลงสงสดส าหรบเซลลแสงอาทตยแบบ

อสระมหลายวธ ซงในงานวจยนจะน าเสนอการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดน

ขณะเปดวงจร ซงมการประยกตใชกบอปกรณแอนะลอกท าใหวธนเปนวธทไมซบซอน สามารถ

สรางจรงไดงายและประหยดคาใชจาย โดยเนอหาในรายงานวจยจะอธบายถงหลกการท างานของ

วธ VOC อยางละเอยด รวมไปถงการจ าลองสถานการณบนคอมพวเตอร และผลการจ าลอง

สถานการณของระบบทมการตามรอยจดก าลง เปรยบเทยบกบระบบทไมมการตามรอยจดก าลง

3.2 ระบบทพจารณา ระบบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร (Open-Circuit Voltage) โดยในรายงานวจยจะเรยกวธนวา VOC น าวธการดงกลาวมาประยกตใชกบวงจรแปลงผนแบบบคกเพอหาจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตย ระบบตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยทอาศยวธ VOC แสดงไดดงรปท 3.1

15

Voc

oc

batt

rkV

VV

2.0

Multiplier Block

Vr

compare

MPPT Controller

PV

Panel

Buck Converter

Sample

&Hold

Timer

Q

Q Battery

Vbatt

Power

Load

switch+

Vpv

-

Ipv

Ibatt

Io Iload

+

Vo

-

C1 C2

L

รปท 3.1 ระบบตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยโดยใชวธ VOC

จากรปท 3.1 บลอกไดอะแกรมของระบบทพจารณา ประกอบไปดวยแผงเซลลแสงอาทตยแบบอสระ เชอมตอกบระบบตามรอยจดก าลงสงสดโดยใชวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร น ามาประยกตใชกบวงจรแปลงผนแบบบคกเพอหาจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตย และเนองจากเปนระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระจงจ าเปนอยางยงทจะตองมแหลงพลงงานส ารอง ซงในทนกคอแบตเตอร หลกการท างานของวธ VOC จะใชหลกการทวาแรงดนทจดก าลงสงสด จะมความสมพนธเปนเชงเสนกบแรงดนขณะเปดวงจร โดยก าหนดใหแรงดนทจดก าลงสงสดเทากบ k เทาของแรงดนเปดวงจร (

OCV ) ดงสมการท (3-1) ซงจากรปท 3.1 ตวควบคมจะท างานเปนคาบเวลาโดยอาศยวงจรตงเวลา (Timer) ก าหนดชวงเวลาท างาน โหลดจะถกตดออกชวขณะหนง เพอท าการวดแรงดนขณะเปดวงจร และใชวงจรสมคาและคงคาสญญาณ (Sample and Hold) ในการสมคาแรงดนมาคงคาไวในชวงเวลาทก าหนด เพอน าไปหาแรงดนทจดก าลงสงสด

OCmpp kVV (3-1)

เมอ mppV คอ แรงดนทจดก าลงสงสด (V)

OCV คอ แรงดนเปดวงจร (V)

16

k คอ คาอตราสวนคงท โดยทวไปถาใชงานแผงเซลลแสงอาทตยทสภาวะมาตรฐาน ความเขมแสง 1000 W/m2 และ อณหภม 25 oC คา k ในสมการท (1) จะมคาอยในชวง 0.71 - 0.78 (Esram et al., 2007)

จากรปท 3.1 วงจรแปลงผนแบบบคกจะถกควบคมการท างานดวยคาวฎจกรหนาท ดงนนจงมความจ าเปนตองค านวณหาคาวฏจกรหนาท โดยอาศยความสมพนธระหวางสญญาณฟนเลอยแอมพลจด 5 โวลต และแรงดนอางอง (reference voltage : rV ) ดงนนคาวฎจกรหนาท (duty cycle: d) ของวงจรแปลงผนแบบบคก หาไดจากสมการท (3-2)

rVd 2.0 (3-2)

โดยทวไปแรงดนไฟฟาเอาตพตของวงจรแปลงผนแบบบคกจากสมการ ino dVV เนองจากแรงดนอนพตของวงจรแปลงผนแบบบคก คอแผงเซลลแสงอาทตย ดงนน pvo dVV ท าการแทนคา d จากสมการท (3-2) จะได

pvro VVV 2.0 (3-3)

เ มอตองการใหแรงดนอนพตของระบบมค า เท ากบค าแรงดน ท จดก าลง ส ง สด (

OCmpppv kVVV ) และเอาตพตของระบบคอแบตเตอร ดงนนแรงดนเอาตพต batto VV จากสมการท (3-3) จะได

OCrbatt kVVV 2.0 (3-4)

จากสมการท (3-4) จดรปใหมไดเปน

OC

battr

kV

VV

2.0 (3-5)

สมการท (3-5) จะน าไปใชในการค านวณคาแรงดนอางอง rV เพอน าไปเปรยบเทยบกบสญญาณฟนเลอยความถ kHz10 จะไดคาวฏจกรหนาท d สญญาณทไดน าไปขบสวตชในวงจร

17

แปลงผนแบบบคก ดงรปท 3.1 ซงคาดงกลาวจะท าใหแรงดนของเซลลแสงอาทตยอยทคา mppV ท า

ใหสามารถดงก าลงสงสดออกมาได แตอยางไรกตามวธการนจ าเปนตองมการอานคา OCV เปน

ระยะ ๆ เพอใหเกดความมนใจวาระบบสามารถดงจดก าลงไดสงสด ส าหรบทก ๆ ความเขมแสง เนองจากในแตละความเขมแสงคา

OCV จะมคาไมเทากน นอกจากนงานวจยในอดต (Ahmad, 2010) การค านวณหาคา rV จะก าหนดใหคา

battV มคาคงท ท าใหเมอคา battV มคาเปลยนแปลงคา rV ท

ค านวณไดไมมความเหมาะสมในชวงเวลานน ดงนนในงานวจย จงไดท าการวดคา battV ผานตวตรวจจบแรงดน เพอใชในการค านวณหาคา rV ใหมความเหมาะสมมากทสดและปรบตามจดการท างานทคาตาง ๆ ไดอยางมประสทธภาพ และงานวจยในอดตยงใชคา k เปนคาคงทตามสภาวะมาตรฐาน โดยในงานวจยนคา k ทสภาวะมาตรฐาน จะใชเฉพาะการจ าลองสถานการณบนคอมพวเตอรซงมคาเทากบ 0.80 แตส าหรบชดทดสอบจรงในทางปฏบตคา k จะไดจากการทดสอบซงจะอธบายไวในหวขอท 5.2 ในบทท 5 ตอไป

3.3 การจ าลองสถานการณบนคอมพวเตอร เพอยนยนวาวธ VOC ทไดน าเสนอในงานวจย สามารถดงก าลงสงสดจากแผงเซลลแสงอาทตยได ดงนนในหวขอนจะน าเสนอการจ าลองสถานการณของระบบในรปท 3.1 โดยอาศยพารามเตอรของระบบแสดงไดดงตารางท 3.1 และการจ าลองสถานการณของระบบจะอาศยโปรแกรม MATLAB แสดงไดดงรปท 3.2 ตารางท 3.1 คาพารามเตอรของการจ าลองสถานการณระบบตามรอยจดก าลงสงสดของ

เซลลแสงอาทตยดวยวธ VOC พารามเตอร คาทใช

แผงเซลลแสงอาทตย (PV Panel) พจารณาทสภาวะมาตรฐาน ความเขมแสง 1000W/m2 และ อณหภม 25oC

VOC 43.125 V ISC 1.1 A Impp 1.033 A Vmpp 38.73 V Pmax 40 W

18

ตารางท 3.1 คาพารามเตอรของการจ าลองสถานการณระบบตามรอยจดก าลงสงสดของ เซลลแสงอาทตยดวยวธ VOC (ตอ)

วงจรแปลงผนแบบบคก (Buck Converter) fSW 10 kHz Vpv 38.73 V Vbatt 12 V C1 1000 µF C2 2200 µF L 10 mH

แบตเตอร Vbatt 12 V

คาสถานะประจแบตเตอร (SOC) 100 เปอรเซนต

19

รปท 3.2 การจ าลองสถานการณระบบตามรอยจดก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยโดยใชวธ VOC ดวยโปรแกรมส าเรจรป SIMULINK ใน MATLAB

+Vpv

-

Ipv

+

Vbatt

-

Ibatt

Vbatt

Q

Q*

CPL

Discrete,

Ts = 1e-006 s.

powergui

v+-

Voc

0.8

0.2

ibattiL

vbatt

Timer

P

+ Vdc

- Vdc

Scope2

In

S S/H

Sample & Hold

Repeating

Sequence

Irr

m

+

-

PV module 40W

NOT

g m

D S

Mosfet

Signal 1

Group 1

LoadSignal 1

Group 1

Irradiance(W/m^2)

g m

1 2

Ideal Switch

m_PV

m_PV

i+

- i+

-

<=

Comparator

+

_m

Battery12V

2200uF

10mH

1000 uF

<I_PV>

<V_PV>

k

<Voltage (V)>

<Current (A)>

<P_PV>

19

20

การจ าลองสถานการณของระบบดงรปท 3.2 ประกอบไปดวยแผงเซลลแสงอาทตยเชอมตอกบวงจรแปลงผนแบบบคก และเอาตพตคอแบตเตอร ซงแผงเซลลแสงอาทตยสรางขนจากสมการของเซลลแสงอาทตยดงสมการท (2-1) จากนนท าการปอนคาความเขมแสงในหนวย W/m2 และอณหภมในหนวย Kevin โดยงานวจยนก าหนดใหอณหภมของเซลลแสงอาทตยเทากบ 25oC หรอ 298.15 Kevin มคาคงททกความเขมแสง ส าหรบวงจรแปลงผนแบบบคกคาวฎจกรหนาท ไดจากการเปรยบเทยบสญญาณฟนเลอยแอมพลจด 5 V ความถ kHz10 เปรยบเทยบกบคาแรงดนอางอง

rV ดงสมการท (5) ซงจากสมการดงกลาวจะตองท าการวดคา OCV และคา

battV เพอปอนใหกบ

rV โดยการวดคา OCV จะตองอาศยการท างานของสวตชเพอใชในการเปดวงจร สวตชเปดวงจรจะ

ท างานตรงขามกบวงจรสมและคงคาสญญาณโดยใช NOT GATE ในการกลบสญญาณ เมอสวตชท างานโหลดจะถกตดออกทก ๆ เปนเวลา ms99 และจะเปดวงจรเปนเวลา ms1 เพอท าการวดและสมคา

OCV ในขณะนนวงจรสมและคงคาสญญาณจะท าการสมคา OCV และจะคงคาไวเปนเวลา ms100 ท าในลกษณะนซ า ๆ เพอน าไปค านวณหาแรงดนทจดก าลงสงสดในสภาวะความเขมแสง

ตาง ๆ ส าหรบเอาตพตของระบบซงกคอแบตเตอร ในการจ าลองสถานการณจะก าหนดใหคาสถานะประจแบตเตอร (SOC) มคาเทากบ 100 เปอรเซนต โดยการจ าลองสถานการณจะท าการวดคา pvV ,

pvP , battV ,

battI และ loadI ผลการจ าลองสถานการณการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC

แสดงไดดงรปท 3 โดยการจ าลองสถานการณแบงออกเปน 5 ชวง ดงน

ชวงท 1 : เมอความเขมแสงเทากบ 500 W/m2 และไมมการจายโหลด ชวงท 2 : เมอความเขมแสงเทากบ 1000 W/m2 และไมมการจายโหลด ชวงท 3 : จายโหลดก าลงไฟฟา (Power Load ) 20 W ทความเขมแสงเทากบ 1000 W/m2 ชวงท 4 : จายโหลดก าลงไฟฟา (Power Load ) 60 W ทความเขมแสงเทากบ1000 W/m2 ชวงท 5 : เมอความเขมแสงเทากบ 0 W/m2 (ไมมแสงอาทตย) และจายโหลดก าลงไฟฟา (Power

Load) 60W

21

ชวงท1 ชวงท2 ชวงท3 ชวงท4 ชวงท5

38.11 V 37.7 V

12.00 V

18.80 W

0 W

40 W

6.51 W

1.55 A 3.3 A

-0.58 A-1.7 A

-5 A0.5 A 1.07 A

1.6 A

-3.9 A

13.02 WPpv (W

)V

pv (V

)I b

att

(A

)

Time (s)

Vba

tt (V

)

12.00 V

I loa

d (

A)

0 A1.7 A

5 A

MPPTWith out MPPT

รปท 3.3 ผลการจ าลองสถานการณการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC

ชวงท 1 และชวงท 2 จากรปท 3.3 ผลการจ าลองสถานการณแสดงใหเหนวา ระบบทไมมการตามรอยจดก าลงสงสดแสดงดวยกราฟเสนประ (without MPPT) แรงดนของเซลลแสงอาทตย

pvV จะมคาเทากบแรงดนของเอาตพตซงกคอแบตเตอร 12V โดยเมอความเขมแสงเทากบ 500 W/m2 ก าลงไฟฟา ( pvpvpv VIP ) WPpv 51.6 แสดงไดดงจด A ในรปท 3.4 และเมอความเขมแสงเทากบ 1000 W/m2 WPpv 02.13 แสดงไดดงจด B ในรปท 3.4 จากรปท 3.3 ระบบทมการตามรอยจดก าลง สงสด (MPPT) แสดงดวยกราฟเสนทบ pvV จะมคาเทากบแรงดนทจดก าลงสงสด โดยเมอความเขมแสงเทากบ 500 W/m2 VVpv 1.38 และ WPpv 8.18 แสดงไดดงจด C ในรปท 3.4 และเมอความเขมแสงเทากบ 1000 W/m2 VVpv 7.37 และ WPpv 40 แสดงไดดงจด D ในรปท 3.4 และจากรปท 3.4 แสดงใหเหนวาทความเขมแสงเทากบ 500 W/m2 และ 1000 W/m2 ระบบทมการตามรอยจดก าลงดวยวธ VOC สามารถดงก าลงสงสดของเซลลแสงอาทตยได

22

Vmpp= 37.7 V

Pmax= 40 W

D

C

B

Vmpp= 38.1 V

Pmax= 18.8 W

Vbatt= 12 V

Pbatt= 13.02 W

AVbatt= 12 V

Pbatt= 6.51 W

รปท 3.4 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และจดก าลงทความเขมแสง 500 W/m2 และ1000 W/m2

ชวงท 3 จาก รป ท 3.3 เ ม อท าการ จ ายโหลดก าลงไฟฟา (Power Load) 20 W จะ เ หนไดว ากระแสไฟฟาทไหลเขาสแบตเตอรมคา 1.6 A ซงมคาลดลง เนองจากกระแสทเซลลแสงอาทตยผลตกระแสได 3.3 A จะแบงกระแสจายใหโหลด 1.7 A ชวงท 4 จากรปท 3.3 เมอท าการจายโหลดก าลงไฟฟา 60 W ซงโหลดตองการกระแส 5 A แตเซลลแสงอาทตยสามารถจายก าลงไฟฟาสงสดไดเพยง 40 W หรอ 3.3 A ไมเพยงพอตอการจายโหลด ดงนนกระแสไฟฟาทแบตเตอรจงมคาตดลบเทากบ -1.7 A ซงหมายถงแบตเตอรชวยจายกระแสใหโหลด

ชวงท 5 จากรปท 3.3 เมอความเขมแสงเทากบ 0W/m2 หรอไมมแสงอาทตย แรงดนของเซลลแสงอาทตยจะมคาเทากบแรงดนของแบตเตอร คอ 12V แตโหลดตองการก าลงไฟฟา 60W ท าใหกระแสไฟฟาทแบตเตอรมคาตดลบมากกวาชวงท 4 เนองจากเซลลแสงอาทตยไมสามารถผลตกระแสไฟฟาได หรอกระแสมคา 0 A ดงนนจงมเพยงแคแบตเตอรจายกระแสใหโหลด -5 A

23

ผลการจ าลองสถานการณในรปท 3.3 แสดงใหเหนวา ระบบทมการตามรอยจดก าลง (เสนทบ) สามารถดงก าลงสงสดทเซลลแสงอาทตยจายได ณ ความเขมแสงคาตาง ๆ ถาความเขมแสงมคามาก ก าลงทจายออกมาจากเซลลแสงอาทตยกจะมคามาก ถาในสภาวะดงกลาวไมมโหลด พลงงานทงหมดจะท าการเกบไวทแบตเตอร โดยกระแสทไหลเขาแบตเตอร จะมคามากกวาระบบทไมมการตามรอยจดก าลง (เสนประ) ซงหมายถง ระบบสามารถอดประจใหแบตเตอรไดเรวขน ส าหรบกรณทมการจายโหลด ผลการจ าลองสถานการณในรปท 3.3 แสดงใหเหนวา ในกรณทพลงงานจากเซลลแสงอาทตยมคามากกวาพลงงานทโหลดตองการ พลงงานสวนทเหลอจะถกเกบไวทแบตเตอร แตถาพลงงานทโหลดตองการมคามากกวาพลงงานทเซลลแสงอาทตยผลตได แบตเตอรจะชวยจายโหลดทนท หรอแมกระทงกรณทไมมแสงอาทตย แบตเตอรจะชวยจายโหลดแทนเซลลแสงอาทตย ซงเปนชวงทมแตพลงงานส ารองของระบบมาใชจายโหลดทงหมด จากผลการจ าลองสถานการณแสดงใหเหนวา ระบบทมการตามรอยจดก าลงมประโยชนและมความส าคญเปนอยางมาก สามารถใชพลงงานไดอยางมประสทธภาพ

3.4 สรป เนอหาในบทนน าเสนอการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC โดยไดอธบายหลกการ

ท างานทวาแรงดนทจดก าลงสงสด จะมความสมพนธเปนเชงเสนกบแรงดนขณะเปดวงจร จากนนไดท าการจ าลองสถานการณดวยโปรแกรมส าเรจรป SIMULINK ใน MATLAB พบวาระบบทมการตามรอยจดก าลงสามารถดงจดก าลงจากเซลลแสงอาทตยไดมากกวาระบบทไมมการตามรอยจดก าลง และเพอยนยนผลทไดจากการจ าลองสถานการณและแสดงใหเหนวาวธทไดน าเสนอในงานวจยสามารถสรางใชงานไดจรงในทางปฏบต จงมความจ าเปนในการสรางชดทดสอบดงจะอธบายรายละเอยดในบทถดไป

24

บทท 4

การสรางชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสด ดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร

4.1 บทน า การจ าลองสถานการณการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC แสดงใหเหนวาระบบควบคมทน าเสนอในงานวจย เมอเปรยบเทยบกบระบบทไมมการตามรอยจดก าลง ระบบมความสามารถในการถายโอนก าลงจากเซลลแสงอาทตยสแบตเตอรและโหลดไดสงสด เพอยนยนผลทไดจากการจ าลองสถานการณและแสดงใหเหนวาวธทไดน าเสนอในงานวจยสามารถสรางใชงานไดจรงในทางปฏบต จงมความจ าเปนในการสรางชดทดสอบ โดยเนอหาในบทนจะกลาวถงโครงสรางชดทดสอบของวธ VOC และการออกแบบและการทดสอบวงจรตาง ๆ

4.2 ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC โครงสรางของชดทดสอบวธ VOC แสดงไดดงรปท 4.1 โดยจะใชอปกรณแอนะลอกในการสรางชดทดสอบ

Vocวงจรคณสญญาณ

Vr

MPPT Controller

แผงเซลลแสงอาทตย

วงจรสมและคงคาสญญาณ

วงจรตงเวลาQ

Q Battery

Vbatt

Power

Load

สวตช

วงจรแปลงผนแบบบคก

วงจรเปรยบเทยบสญญาณ

วงจรสรางสญญาณฟนเลอย

รปท 4.1 โครงสรางชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC

25

โครงสรางชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ประกอบดวย วงจรตงเวลาก าหนดชวงเวลาท างาน โหลดจะถกตดออกชวขณะหนง เพอท าการวดแรงดนขณะเปดวงจรและใชวงจรสมคาและคงคาสญญาณ ในการสมคาแรงดน

OCV มาคงคาไวในชวงเวลาทก าหนด ท าการวดแรงดน

OCV และ battV ผานตวตรวจจบแรงดน จากนนปอนใหกบวงจรคณสญญาณจะไดคา rV

น าไปเปรยบเทยบกบสญญาณฟนเลอยโดยใชวงจรเปรยบเทยบสญญาณ จะไดสญญาณพลสผานวงจรแยกโดดสญญาณเพอแยกกราวด น าสญญาณพลสไปขบสวตชของวงจรแปลงผนแบบบคกเพอใหแรงดนของเซลลแสงอาทตยอยทคา

mppV ท าใหสามารถดงก าลงสงสดออกมาใชงานได โดยภาพรวมชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทใชงานจรงแสดงไดดงรปท 4.2 และอธบายการท างาน การออกแบบและการทดสอบวงจรตาง ๆ ในชดทดสอบไวในหวขอถดไป

วงจรสรางสญญาณฟนเลอยและวงจรเปรยบเทยบสญญาณ

วงจรตงเวลา

วงจรคณสญญาณ

วงจรแปลงผนแบบบคก

วงจรสมและคงคาสญญาณ

วงจรแยกโดดสญญาณ

วงจรตรวจจบแรงดน

รปท 4.2 ภาพรวมชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทใชงานจรง

26

4.2.1 วงจรตงเวลา ไอซเบอร 555 เปนไอซทนยมใชในการน าไปสรางสญญาณรปคลนแบบตางๆ เชน สญญาณสเหลยม สญญาณพลส สญญาณลาดเอยง และวงจรตงเวลา ไอซเบอร 555 เปนอปกรณวงจรรวมทมอปกรณอเลคทรอนคสอน ๆ อยภายใน และมสวนทตองตอกบวงจรภายนอกเพอควบคมการท างาน และใชงานเปนลกษณะตาง ๆ ไอซเบอร 555 มความสะดวกตอการออกแบบ และงายตอการสรางสญญาณพลสความถตาง ๆ อกทงสามารถเขาใจการท างานไดงาย ดงนนในงานวจยจะใชไอซเบอร 555 ในการสรางวงจรตงเวลา ไอซเบอร 555 แสดงไดดงรปท 4.3

GND

TRIG

OUT

RESET

Vcc

DISCHARGE

THRESHOLD

CONTROL VOLTAGE

1

3

2

4

8

6

7

5

NE555

รปท 4.3 ไอซเบอร 555 ไอซเบอร 555 มโหมดการท างานทงหมด 3 โหมด ดงน

โหมดท 1 โมโนสเตเบล (Monostable) การท างานจะเปนแบบทสรางสญญาณพลสขนมา 1 ลก หลงจากมการทรก (กระตน) ใหวงจรเกดสญญาณ มความกวางทสามารถก าหนดไดดวยคา RC

โหมดท 2 อะสเตเบล (Astable) การท างานจะเปนแบบทสรางสญญาณสเหลยมมความถ ทสามารถก าหนดไดตามความตองการ ดวยคาคาปาซสเตอร C และคาความตานทาน RA และ RB

โหมดท 3 ไบสเตเบล (Bistable) การท างานจะเปนแบบทจะเปลยนสถานะจาก High ไปเปนสถานะ Low ได และจะยงคงอยทสถานะนนตลอดจนกวา จะมการเปลยนแปลงสญญาณทเขามาทรก ทเรยกวา ฟลปฟลอป (Flip-Flop)

ในงานวจยจงเลอกใชไอซเบอร 555 ในโหมดอะสเตเบลมาสรางเปนวงจรตงเวลา ซงแสดงการตอวงจรใชงานในโหมดอะสเตเบลไดดงรปท 4.4

27

4 87

2 16

3

5

OUTPUT

Vcc

AR

BR

C

NE555

F01.0

รปท 4.4 วงจรอะสเตเบล การออกแบบวงจรวงจรอะสเตเบลสามารถออกแบบไดดงสมการ ดงน

CRRT BAon 693.0 (4-1)

CRT Boff 693.0 (4-2)

CRRf

BA 2693.0

1

(4-3)

โดยท

onT คอ ระยะเวลา ON (S;วนาท)

offT คอ ระยะเวลา OFF (S;วนาท) f คอ ความถของสญญาณ (Hz) การออกแบบวงจรตงเวลาทใชในงานวจยก าหนดใหมคา onT 11s และ offT 18ms ดงนนการค านวณหาคาตวตานทานจะพจารณาจากสมการท (4-1) และ (4-2) โดยการออกแบบจะก าหนดใหคาตวเกบประจในวงจรมคาเทากบ FC 7.14 ดงนนเมอแทนคาพารามเตอรของวงจรตามทไดก าหนดไวในเบองตนลงในสมการดงกลาว จะไดคาตวตานทาน kRA 4.96 และ

kRB 77.1 โดยในการสรางวงจรใชงานจรงผวจยไดเลอกใชคาพารามเตอรของอปกรณ ดงน FC 7.14 MRA 1 และ kRB 8.1 ซงสามารถแสดงวงจรตงเวลาทน ามาใชงานจรงดง

รปท 4.5

28

รปท 4.5 วงจรตงเวลาทใชงานจรง

การทดสอบวงจรตงเวลาในรปท 4.5 ด าเนนการทดสอบโดยท าการวดสญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลา ซงสามารถแสดงสญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลาไดดงรปท 4.6 ดงน

(ก)

29

(ข)

รปท 4.6 สญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลา

ผลการทดสอบวงจรตงเวลาในรปท 4.6 (ก) พบวาสญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลาม

ขนาด onT 11s ซง offT ในรปท 4.6 (ก) ไมชดเจนจงท าการขยายรปสญญาณจะไดดง

รปท 4.6 (ข) จะเหนวา offT 18ms ซงเปนไปตามทไดอธบายไวในเบองตน โดยสญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลาจะน าไปปอนใหกบสวตชส าหรบเปดวงจร และวงจรสมและคงคาสญญาณ ดงรปท 4.7 การน าสญญาณไปปอนใหกบสวตชนนจะตองผานวงจรแยกโดดสญญาณกอนน าไปขบสวตช สวนสญญาณทปอนใหกบวงจรสมและคงคาสญญาณจะตองผาน NOT GATE เพอกลบสญญาณจาก ลอจก “High” เปน “Low” และลอจก “Low” เปน “High” โดยใชไอซ เบอร 7404

NOT GATE

รปท 4.7 การน าวงจรตงเวลาไปใชงานรวมกบวงจรอน ๆ

30

จากรปท 4.7 สญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลาจะน าไปปอนใหกบสวตชเปดวงจรและวงจรสมและคงคาสญญาณ โดยสวตชเปดวงจรจะท างานตรงขามกบวงจรสมและคงคาสญญาณโดยใช NOT GATE ในการกลบสญญาณ เมอสวตชเปดวงจรท างานหรอสญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลาเปนลอจก “Low” โหลดจะถกตดออกเปนเวลา 18ms เพอท าการวดคา

OCV ในขณะนนวงจรสมและคงคาสญญาณจะท าการสมคา

OCV หรอสญญาณเอาตพตของวงจรตงเวลาเปนลอจก “High” และจะคงคาเปนเวลา 11s ซงวงจรนจะท างานในลกษณะนซ า ๆ จากวงจรในรปท 11น าวงจรตงเวลาไปประยกตใชงานรวมกบวงจรอน ๆ มาสรางใชงานจรงแสดงไดดงรปท 4.8

รปท 4.8 วงจรตงเวลาไปประยกตใชงานจรงรวมกบวงจรอน ๆ

4.2.2 วงจรตรวจจบแรงดน วงจรตรวจจบแรงดนในงานวจย จะเลอกใช Arduino Standard Voltage Sensor Module พกด 0 - 24 V ท าหนาทวดแรงดนของแผงเซลลแสงอาทตยขณะเปดวงจร (

ocV ) และแรงดนแบตเตอร (

battV ) ซงมโครงสรางของวงจรตรวจจบแรงดนดงรปท 4.9

VOLTAGE SENSOR

+Vin

-

R1

R2

Vcc

+Vin,sens

-

+Vout,sens

-

รปท 4.9 โครงสรางของวงจรตรวจจบแรงดน

31

จากโครงสรางของวงจรตรวจจบแรงดนในรปท 4.9 เนองจากตวตรวจจบแรงดนทเลอกใชมคาพกด คอ 0 - 24 V แตคาแรงดนสงสดของแผงเซลลแสงอาทตยนนมคาเทากบ 43 โวลต ดงนนผวจยจงน าวงจรแบงแรงดนไฟฟามาประยกตใชกบวงจรตรวจจบแรงดน ซงสามารถค านวณหาคาแรงดนของวงจรแบงแรงดนไดตามสมการท (4-4)

insensin V

RR

RV

21

2,

(4-4)

เมอ

sensinV , คอ แรงดนอนพตของตวตรวจจบแรงดน ( V )

inV คอ แรงดนทตองการวด ( V )

ในงานวจย ผวจยเลอกใชคา kR 3.31

kR 6.32 และใชตวตรวจจบแรงดนจ านวน

2 ตว ไดแก ตวตรวจจบแรงดนเปดวงจร และตวตรวจจบแรงดนแบตเตอร และไดด าเนนการทดสอบหาคาอตราสวนลดทอนของตวตรวจจบแรงดนเปดวงจรและแรงดนแบตเตอร โดยการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจรนน ดานอนพตของตวตรวจจบแรงดนจะใชแหลงจายปรบคาไดและท าการปรบคาแรงดนคาตาง ๆ จากนนวดคาแรงดนอนพตและเอาตพตของวงจรตรวจจบแรงดน ส าหรบการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอร จะด าเนนการทดสอบเชนเดยวกนกบการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจร โดยวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจรแสดงไดดงรปท 4.10 และวงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอรแสดงไดดงรปท 4.11 ผลการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจรแสดงไดดงตารางท 4.1 และผลการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอรแสดงไดดงตารางท 4.2

รปท 4.10 วงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจร

32

รปท 4.11 วงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอร

ตารางท 4.1 ผลการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจร

ocV (V) ocsensV ,

(V) 0.00 0.001 5.00 0.502 10.00 1.001 15.00 1.510 20.00 2.030 25.00 2.510 30.00 3.010 35.00 3.510 40.00 100 45.00 511 50.00 5.000

เมอ

ocV คอ แรงดนเปดวงจร ( ) ocsensV ,

คอ แรงดนทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา ( ) จากตารางท 4.1 น าผลการทดสอบวงจรมาสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนท

วดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา และแรงดนของแผงเซลลแสงอาทตยขณะเปดวงจร ไดดงรปท 4.12 จะเหนไดวากราฟมความเปนเชงเสน และอตราสวนของแรงดนอนพต (แรงดนเปดวงจร) ตอแรงดนเอาตพต (แรงดนของตวตรวจจบแรงดน) คอ 10:1

V

V

33

รปท 4.12 กราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา และแรงดนเปดวงจร ตารางท 4.2 ผลการทดสอบวงจรตรวจจบแรงดนแบตเตอร

battV (V) battsensV ,

(V) 0.00 0.001 2.00 0.199 00 0.412 6.00 0.610 8.00 0.813 10.00 1.00 12.00 1.21 100 1.42 16.00 1.61

เมอ

battV คอ แรงดนแบตเตอร ( )

battsensV ,คอ แรงดนทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา ( )

0 1 2 3 4 50

10

20

30

40

50

Vsens,oc (V)

Voc (

V)

Actual Data

Equation Data

V

V

34

จากตารางท 4.2 น าผลการทดสอบวงจรมาสรางกราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา และแรงดนของแบตเตอรไดดงรปท 4.13 จะเหนไดวากราฟมความเปนเชงเสน และอตราสวนของแรงดนอนพต (แรงดนแบตเตอร) ตอแรงดนเอาตพต (แรงดนของตวตรวจจบแรงดน) คอ 10:1

รปท 4.13 กราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา และแรงดนแบตเตอร

จากการทดสอบหาคาอตราสวนลดทอนของวงจรตรวจจบแรงดน จะไดคาแรงดนเปดวงจรทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนซงจะน าแรงดนเปดวงจรไปปอนใหวงจรสมและคงคาสญญาณ สวนคาแรงดนแบตเตอร ทวดไดจากวงจรตรวจจบแรงดนจะน าแรงดนแบตเตอรไปปอนใหวงจรคณสญญาณ 4.2.3 วงจรสมและคงคาสญญาณ วงจรสมและคงคาสญญาณ ท าหนาทสมสญญาณอนพตและน าสญญาณทสมไดนนมาเกบไวในชวงเวลาหนง หรอเรยกวาการคงคาสญญาณโดยใชการเกบประจแรงดนนนไวในตวเกบประจ วงจรสมและคงคาสญญาณจะท าการสมสญญาณเปนระยะ ๆ คงทโดยอาศยการก าหนดเวลาในการสมและการคงคาดวยการปอนสญญาณพลสทตวควบคม (

cV ) ดงรปท 4.14 ซงสญญาณพลสจะไปทรกสวตช เมอสวตชปดวงจรจะท าหนาทสมสญญาณ ณ เวลานน และเมอสวตช

0 0.4 0.8 1.2 1.60

4

8

12

16

Vsens,batt (V)

Vbatt

(V

)

Actual Data

Equation Data

35

เปดวงจรจะท าหนาทคงคาสญญาณไวโดยเกบประจแรงดนไวในตวเกบประจ วงจรจะท าการสมและคงคาสญญาณเปนระยะ ๆ ตามสญญาณพลส ในงานวจยใชไอซเบอร LF398 ดงรปท 4.15 ในการสมและคงคาสญญาณ

Vin

C

Vo

Vc

T1 T2

Vin

Vo

V

t

รปท 4.14 โครงสรางและการท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณ

1

3

4

8

6

7

5

2

OUTPUT

INPUT

LOGIC INPUT

LF398N

+Vcc

-Vcc

รปท 4.15 ไอซเบอร LF398

การท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณจะอาศยวงจรตงเวลาในการก าหนดชวงเวลาท างาน ซงจะปอนสญญาณพลสจากวงจรตงเวลาใหกบขา 8 ของไอซดงรปท 4.15 ซงสามารถอธบายการท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณทใชในงานวจยไดดงรปท 4.16 จากรปพบวาเมอสญญาณพลสทตวควบคม

cV ทเวลา 1T เปนลอจก “High” วงจรจะท าการสมคา ซงคาแรงดน

อนพต inV ของไอซทเวลา

1T มคาเทากบ 7 V ดงนนคาแรงดนเอาตพต oV ของไอซจะมคาเทากบ 7 V และมการคงคาแรงดนไวเปนเวลา 11 วนาทโดยใชการเกบประจแรงดนไวในตวเกบประจ และเมอ

cV ทเวลา 2T เปนลอจก “High” อกครงวงจรกจะท าการสมคาแรงดนใหม ซง inV ทเวลา 2T

36

มคาเทากบ 2 V ดงนน oV จะมคาเทากบ 2 V และมการคงคาแรงดนไวจนถง 22 วนาท จากนน cV ทเวลา

3T เปนลอจก “High” วงจรกจะท าการสมคา ซง inV ทเวลา

3T มคาเทากบ 5 V ดงนน oV จะมคาเทากบ 5 V โดยการสมและคงคาแรงดนนนจะขนอยกบสญญาณพลสทปอนใหกบไอซ การท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณจะท างานตรงขามกบสวตชเปดวงจร เนองจากในขณะทสวตชท าการเปดวงจร วงจรสมและคงคาสญญาณจะท าการวดแรงดนขณะเปดวงจรไว ซงสามารถแสดงวงจรสมและคงคาสญญาณทน ามาใชงานจรงดงรปท 4.17

Vc

t

T1 T2 T3

0s 11s 22s

Vin

t

Vo

t

7V

2V

5V

7V

2V

5V

รปท 4.16 การท างานของวงจรสมและคงคาสญญาณทใชในงานวจย

37

รปท 4.17 วงจรสมและคงคาสญญาณ

การทดสอบวงจรสมและคงคาสญญาณในรปท 4.17 ด าเนนการทดสอบโดยการปรบระดบของแรงดนอนพต และท าการวดสญญาณเอาตพตของวงจรสมและคงคาสญญาณ โดยชองสญญาณท 1 คอ สญญาณจากวงจรตงเวลา ชองสญญาณท 2 คอ แรงดนอนพต และชองสญญาณท 3 คอ สญญาณเอาตพตของวงจรสมและคงคาสญญาณ ซงสามารถแสดงผลการทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาดงรปท 4.18 ดงน

Vinput

Timer

Voutput

รปท 4.18 สญญาณเอาตพตของวงจรสมและคงคาสญญาณ

วงจรสมและคงคาสญญาณในงานวจยนมอนพตและเอาตพตของวงจรคอคาแรงดนเปดวงจร จากผลการทดสอบสมและคงคาสญญาณในรปท 22 พบวาเมอสญญาณพลสเปนลอจก “High” วงจรจะท าการสมคาแรงดนอนพต เพอปอนใหกบไอซ LF398 และไอซจะคงคาแรงดนไวเปนเวลา

38

11 วนาท ซงเปนไปตามทไดอธบายไวในเบองตน โดยเอาตพตของวงจรจะถกน าไปปอนใหกบวงจรตรวจจบแรงดนเปดวงจร เพอน าไปใชค านวณหาคาแรงดนอางอง rV ตามสมการท (3-5)

4.2.4 วงจรคณสญญาณ

จากสมการท (3-5) คอ OC

battr

kV

VV

2.0 ซงเปนสมการทใชส าหรบการค านวณหา

คาแรงดนอางอง rV จากสมการจะเหนไดวามการคณและหารคา k , ocV และ

battV ดงนนการสรางชดทดสอบจงจ าปนจะตองใชวงจรคณสญญาณและหารสญญาณ (ในงานวจยจะเรยกวาวงจรคณสญญาณ) โดยจะประยกตใชไอซเบอรAD633 มาสรางวงจรคณสญญาณ ซงโครงสรางของไอซเบอรAD633 แสงไดดงรปท 4.19 ดงน

X1 +Vcc1

3

2

4

8

6

7

5AD633

X2

Y1

Y2 -Vcc

W

Z

+

-

+

-

X10V

1

-

+

1

1

A

รปท 4.19 โครงสรางของไอซ AD633

การใชงานไอซ AD633 มการค านวณตามสมการท (4-5) ซงสามารถใชในการค านวณ บวก ลบ คณ และหาร คาสญญาณตาง ๆ ไดตามความตองการ

Z

YYXXW

10

2121 (4-5)

ในงานวจยไมใชการบวก และลบสญญาณ จงก าหนดใหขา 2X , 2Y และ Z ของไอซ AD633 มคาแรงดนมคาเทากบ 0 V โดยการตอเขากบกราวด ดงนนแทนคา 022 ZYX ลงในสมการท (4-5) จะไดดงสมการท (4-6)

39

10

11YXW (4-6)

จากสมการท (4-6) พบวามการหารสญญาณระหวาง คา

battV และ ockV ดงนนจากสมการ

ท (4-6) เมอเปรยบเทยบกบคา rV ในสมการท (3-5) จะได ockVX 1

, battVW และ

rVY 1

จากการพจารณาดงกลาวจะไดลกษณะของวงจรโครงสรางวงจรคณสญญาณทใชในงานวจยแสดงไดดงรปท 4.20 โดยประยกตใชไอซ AD633 ไอซ UA741 และวงจรบฟเฟอรหรอวงจรกนชนซงมอตราขยายเทากบ 1 มาตอใชงานรวมกน โดยสามารถแบงการท างานของวงจรตาง ๆ ออกเปน 3 สวนแสดงดงหมายเลขในรปท 4.20

Voc

-

+

+Vcc

-Vcc

-

+

+Vcc

-Vcc

-

+

+Vcc

-VccVbatt -

+

+Vcc

-Vcc

Rf

R1

-

+Vr

2

1

o

f

rV

R

RV

Rk1

1

10

X

batt

oV

VV

1

3

4

8

6

7

5

2AD633

+Vcc

-Vcc

Ro

Ra2

Ra1

Vo

VX1

oc

kk

k

XV

RR

RV

21

2

1

-

Rk2

UA741

UA741

UA741

UA741 UA741

X1

X2

Y1

Y2

W

Z

Vinput

1

2

3

Vo2

รปท 4.20 โครงสรางวงจรคณสญญาณโดยใชไอซ AD633 และไอซ UA741

จากรปท 4.20 พจารณาสวนหมายเลข 2 คากระแสทไหลผานไอซ AD633 โดยอาศยคณสมบตการปอนเขาทางอนพตของออปแอมป จะไดคากระแสดงสมการท (4-7)

21 aa RR II (4-7)

สามารถค านวณหาคาของกระแสไดดงสมการท (4-8) ดงน

121

a

input

RRR

VII

aa (4-8)

40

โดยวงจรคณสญญาณ ในงานวจย จะก าหนดให kRR aa 1021 ดงนนจะท าใหคา

แรงดนทางดานเอาตพตทขา W ของไอซ AD633 มคาแรงดนเอาตพต (WV ) ดงสมการท (4-9)

inputW VV (4-9)

จากสมการท (4-6) แทนคาลงในสมการท (4-10) จะได

10

11 YXinputW

VVVV (4-10)

จากวงจรในรปท 4.20 จะเหนไดวา

OY VV 1 แทนคาลงในสมการท (4-10) และท าการจด

รปสมการใหเปนสมการของวงจรหารสญญาณจะไดดงสมการท (4-11) ดงน

10

1 OXinput

VVV

1

10

X

input

OV

VV (4-11)

ดงนนจากสมการท (14-11) จะไดคาแรงดนเอาตพตของวงจรหารสญญาณ ซงจากรปท 4.20 ในสวนหมายเลข 1 จะเหนไดวา

oc

kk

kX V

RR

RV

21

21

(4-12)

ในงานวจยจะก าหนดคา k หรอคาอตราสวนคงทในสมการท (3-1) สามารถหาไดดงสมการท (4-13)

21

2

kk

k

RR

Rk

(4-13)

ดงนนแทนคา k ลงในสมการท (4-12) จะได

41

ocX kVV 1 (4-13)

แทนคา

1XV จากสมการท (4-13) และก าหนดให battinput VV แทนคาลงในสมการท (4-11) จะได

oc

battO

kV

VV

10 (4-14)

จากรปท 4.20 ในสวนหมายเลข 3 จะเหนไดวาใชวงจรออปแอมปแบบอนเวอรตง ซงแรงดนเอาตพตมคาดงสมการท (4-15)

O

f

O VR

RV

1

2 (4-15)

โดยวงจรวงจรออปแอมปแบบอนเวอรตง ในงานวจย จะก าหนดให kR f 1 และ

kR 21 ดงนนจะท าใหคาแรงดนทางดานเอาตพตของวงจรมคาเทากบ

OOO VV

k

kV 5.0

2

12

(4-16)

จากนนแทนคา OV จากสมการท (4-14) ลงในสมการท (4-16) จะได

oc

battOr

kV

VVV

105.02 (4-17)

ดงนนจะไดคาแรงดนเอาตพตของวงจรคณสญญาณ ( rV ) ดงสมการท (4-18) ดงน

oc

battr

kV

VV

2.0 (4-18)

ซงสามารถแสดงวงจรคณสญญาณทไดจากการออกแบบพรอมระบคาพารามเตอร ดงรปท

4.21 และวงจรคณสญญาณทสรางใชงานจรงดงรปท 4.22

42

Voc

-

+

+Vcc

-Vcc

-

+

+Vcc

-Vcc

-

+

+Vcc

-VccVbatt -

+

+Vcc

-Vcc

-

+Vr

Rk1

1

3

4

8

6

7

5

2AD633

+Vcc

-Vcc

Vo

VX1

Rk2

UA741

UA741

UA741

UA741 UA741

X1

X2

Y1

Y2

W

Z

Vinput Vo2

kRf

1

kR 21

kRa

102

kRa

101

k

kRO

20

รปท 4.21 วงจรคณสญญาณทไดจากการออกแบบ

รปท 4.22 วงจรคณและการสญญาณทใชงานจรง

การทดสอบวงจรคณสญญาณในรปท 4.22 ไดด าเนนการทดสอบโดยเลอกใชคาตวตานทานตามทออกแบบไวขางตน และก าหนดใหคา k = 0.80 จากนนท าการวดสญญาณเอาตพตของวงจรคณสญญาณ เมอมการเปลยนคาแรงดนอนพต โดยรปท 4.23 แสดงสญญาณเอาตพตของวงจรคณสญญาณเมอ VVbatt 254.1 และ VVoc 08.2 และรปท 4.24 แสดงสญญาณเอาตพตของวงจรคณสญญาณเมอ VVbatt 214.1 และ VVoc 038.2

43

Vbatt=1.254V

Voc=2.08V

Vr=3.768V

รปท 4.23 สญญาณเอาตพตของวงจรคณสญญาณเมอ VVbatt 254.1 และ VVoc 08.2

Vbatt=1.214V

Voc=2.038V

Vr=3.72V

รปท 4.24 สญญาณเอาตพตของวงจรคณสญญาณเมอ VVbatt 214.1 และ VVoc 038.2 จากรปท 4.23 เมอ 8.0k , VVbatt 254.1 และ VVoc 08.2 พบวาสญญาณเอาตพตจากวงจรคณสญญาณ VVr 768.3 โดยคาสญญาณเอาตพตทไดนนเปนไปตามสมการท (4-18) คอ 768.3

08.28.02.0

254.1

2.0

oc

battr

kV

VV และรปท 4.24 เมอ 8.0k , VVbatt 214.1 และ

VVoc 038.2 จะได VVr 72.3 ซงถาค านวณตามสมการท (4-18) จะไดคา 723.3rV จากผลการทดสอบวงจรคณสญญาณจะเหนวาคาสญญาณเอาตพตเปนไปตามทไดอธบายไวในเบองตน

44

4.2.5 วงจรเปรยบเทยบสญญาณ วงจรเปรยบเทยบสญญาณในหวขอนจะประกอบไปดวยการสรางวงจรสญญาณฟนเลอยและการสรางวงจรเปรยบเทยบสญญาณ โดยในงานวจยจะน าคาแรงดนอางอง rV ไปเปรยบเทยบกบสญญาณฟนเลอยโดยใชวงจรเปรยบเทยบสญญาณ จะไดสญญาณพลสเพอน าไปขบสวตชของวงจรแปลงผนแบบบคก

วงจรสรางสญญาณฟนเลอย (sawtooth) เปนสญญาณทน ามาเพอเปนสญญาณทใชในการเปรยบเทยบ โดยสามารถสรางไดจากไอซเบอร NE555 ซงจะมโครงสรางของวงจรสรางสญญาณฟนเลอยดงรปท 4.25

4 87

2 16

3

5

Vcc

C

NE555

OUTPUT

PNP

2.7V

k2.2

R

รปท 4.25 วงจรสรางสญญาณฟนเลอย

จากวงจรสรางสญญาณฟนเลอยในรปท 4.25 ใชไอซเบอร 555 น ามาสรางเปนวงจรในโหมดสเตเบล ดงทอธบายไปในหวขอท 4.2.1 ประยกตใชงานไอซ 555 กบอปกรณอเลกทรอนกส ซงประกอบดวย ตวเกบประจ ทรานซสเตอร ไดโอด ซเนอรไดโอด และตวตานทาน การออกแบบวงจรสรางสญญาณฟนเลอยในรปท 4.26 สามารถค านวณไดตามสมการท (4-19)

pp

cc

VCR

Vf

7.2 (4-19)

เมอ

ccV คอ แหลงจายไฟเลยงของวงจร ( V ) ppV คอ ขนาดแอมพลจดของสญญาณเอาตพต ( V )

45

f คอ คาความถในการออกแบบ ( Hz ) C คอ ตวเกบประจ ( F ) R คอ ตวตานทาน ( ) การออกแบบสญญาณฟนเลอยทใชในงานวจยก าหนดใหมคาความถของสญญาณเทากบ

kHz10 ไฟเลยงของวงจร (ccV ) เทากบ 8 V ดงนน ขนาดแอมพลจดของสญญาณเอาตพตของวงจร

สรางสญญาณฟนเลอย (ppV ) มคาเทากบ V5 และการออกแบบจะก าหนดใหคาตวเกบประจใน

วงจรมคาเทากบ 0.01 F ดงนน การค านวณหาคาตวตานทานจะพจารณาจากสมการท (4-19) ดงนนเมอแทนคาพารามเตอรของวงจรตามทไดก าหนดไวในเบองตนลงในสมการดงกลาว จะไดคาตวตานทาน kR 9.9 โดยในวงจรใชงานจรงจะใชตวตานทานปรบคาได ซงสามารถแสดงวงจรสรางสญญาณฟนเลอยทน ามาใชงานจรงดงรปท 4.26

รปท 4.26 วงจรสรางสญญาณฟนเลอยทใชงานจรง

การทดสอบวงจรสรางสญญาณฟนเลอยในรปท 4.26 ไดด าเนนการทดสอบโดยการจายไฟเลยงของวงจรเทากบ 8 V ตามทออกแบบไว และท าการวดสญญาณเอาตพตของวงจรสรางสญญาณฟนเลอย ซงสามารถแสดงสญญาณเอาตพตของวงจรสรางสญญาณฟนเลอยไดดงรปท 4.27 ดงน

46

รปท 4.27 สญญาณเอาตพตของวงจรสรางสญญาณฟนเลอย

จากผลการทดสอบวงจรสรางสญญาณฟนเลอยในรปท 4.27 พบวาสญญาณเอาตพตของวงจรมขนาดของแอมพลจดเทากบ 5 V และมคาความถของสญญาณเอาตพตเทากบ kHz10 ซงเปนไปตามทไดอธบายไวในเบองตน วงจรเปรยบเทยบสญญาณเปนวงจรทใชในการตรวจสอบสญญาณแรงดนของอนพตหนงเทยบกบสญญาณแรงดนของอกอนพตหนง โดยสญญาณเอาตพตทไดจะมลกษณะตามความแตกตางของสญญาณอนพต ในงานวจยจะใชไอซเบอร LF351 ดงรปท 4.28 เปนอปกรณในการเปรยบเทยบสญญาณ โดยมโครงสรางของวงจรเปรยบเทยบสญญาณดงรปท 4.29

BALANCE

INPUT

-Vcc

+Vcc

OUTPUT

1

3

2

4

8

6

7

5LF 351 BALANCE

INPUT

N.C.

-

+

รปท 4.28 ไอซเบอร LF 351

47

Vr

-

+

+Vcc

วงจรยกระดบสญญาณ

LF351

Vin2

Vin1

Vsaw

2

3

4

6

7

รปท 4.29 โครงสรางของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ

จากรปท 4.29 สามารถหาคาแรงดนเอาตพตไดตามสมการท (4-20)

21 ininout VVV (4-20)

โดยท

1inV คอ แรงดนอนพตท 1

2inV คอ แรงดนอนพตท 2

outV คอ แรงดนเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ

เมอพจารณาจากสมการท (4-2) พบวา ถา 1inV มคามากกวา

2inV คาแรงดนเอาตพตทไดจะมคาเปนบวก และถา

1inV มคานอยกวา 2inV คาแรงดนเอาตพตทไดจะมคาเปนศนย โดยทางปฎบต

แลวคาแรงดนเอาตพตของวงจรจะถกจ ากดดวยไฟเลยงของออปแอมป (ccV ) ซงจะพบวาคาแรงดน

เอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณมสภาวะการท างาน 2 สภาวะ คอ สภาวะท 1 ccout VV

เมอ 21 inin VV และ สภาวะท 2 0outV เมอ

21 inin VV จากการท างานของวงจรเปรยบเทยบสญญาณตามทไดกลาวมาเบองตน ก าหนดให rV

เปนสญญาณทใชในการอางอง (reference signal) ในสวนของสญญาณสามเหลยม sawV เปน

สญญาณพาหะ (carrier signal) โดยใหแรงดนอางองจายเขาทขานอนอนเวอรตง (+) และสญญาณพาหะจายเขาทขาอนเวอรตง (-) ของออปแอมป ซงมลกษณะของวงจรเปรยบเทยบสญญาณดงรปท 4.30 (ก) และมลกษณะการเปรยบเทยบกนของสญญาณดงรปท 4.30 (ข) ซงท าใหไดสญญาณเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณดงรปท 4.30 (ค) ดงน

48

Vr

-

+

Vin2

Vin1

Vsaw

V

t

(ก)

Vr

Vsaw

V

t

(ข)

(ค)

+Vcc

รปท 4.30 การท างานของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ จากรปท 34 (ข) จะเหนไดวาถา rV มคามากกวา

sawV สงผลใหคาแรงดนเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณในรปท 34 (ค) จะมคาเปนบวกหรอ

ccout VV และรปท 34 (ข) ถา rV มคานอยกวา

sawV คาแรงดนเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณในรปท 34 (ค) จะมคาเปนศนยหรอ 0outV โดยวงจรเปรยบเทยบสญญาณทน ามาสรางใชงานจรงในงานวจย แสดงไดดงรปท 4.31

รปท 4.31 วงจรเปรยบเทยบสญญาณทใชงานจรง

49

การทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาณจะใชวงจรตามรปท 4.31 ท าการทดสอบโดยการจายแรงดนอางอง ( rV ) และสญญาณฟนเลอย (

sawV ) ด าเนนการทดสอบโดยการปรบระดบของแรงดนอางอง และท าการวดสญญาณเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ โดยชองสญญาณท 1 คอ สญญาณฟนเลอย ชองสญญาณท 2 คอ แรงดนอางอง และชองสญญาณท 3 คอ สญญาณเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณ ซงสามารถแสดงผลการทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาณเมอมการเปลยนแปลงคาแรงดนอางอง ไดดงรปท 4.32 และรปท 4.33 ดงน

Vr

Vsaw

OUTPUT

รปท 4.32 ผลการทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาณ กรณท 1

VrVsaw

OUTPUT

รปท 4.33 ผลการทดสอบวงจรเปรยบเทยบสญญาณ กรณท 2

50

จากผลการทดสอบการท างานของวงจรเปรยบเทยบสญญาณในรปท 4.32 และรปท 4.33 เมอเปลยนแปลงคาแรงดนอางอง พบวาสญญาณเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณทได เปนไปตามทไดมการอธบายการท างานไวในเบองตน ซงเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบสญญาณจะน าไปขบสวตชของวงจรบคกโดยกอนน าไปขบสวตชจะตองผานวงจรแยกโดดสญญาณ ดงอธบายในหวขอตอไป 4.2.6 วงจรแยกโดดสญญาณ

วงจรแยกโดดสญญาณเปนวงจรทใชส าหรบแยกกราวดของสญญาณใด ๆ เพอปองกนความเสยหายทอาจเกดกบอปกรณ โดยวงจรแยกโดดสญญาณจะใชในการแยกกราวนระหวางวงจรแปลงผนแบบบคกและวงจรจดชนวนเกทเพอปองกนการลดวงจรจากวงจรแปลงผนแบบบคกเขาสวงจรจดชนวนเกท ซงในงานวจยใชอปกรณเชอมตอทางแสงหรอทเรยกวา ออปโตคปปลง (opto-coupling) ซงอปกรณทน ามาใชงานคอ ไอซ PC923 ยหอ SHARP และมโครงสรางของวงจรทใชงานดงรปท 4.34 และการตอวงจรไอซ PC923 เพอน าไปใชงานจรงแสดงไดดงรปท 4.35

NC

ANODE

CATHODE

Vcc

GND

O1

1

3

2

4

8

6

7

5

PC923

NC

O2

1

3

2

4

8

6

7

5

Interface

Amp.

รปท 4.34 โครงสรางของไอซ PC923

1

3

4

8

6

5

7

2Vcc

+INPUT

-PC923

OUTPUT

รปท 4.35 การตอวงจรไอซ PC 923 เพอน าไปใชงานจรง

51

การทดสอบวงจรแยกโดดสญญาณ ด าเนนการทดสอบโดยการจายไฟเลยงของวงจรเทากบ 12 V ซงจะทดสอบการจายสญญาณอนพตทเปนสญญาณพลส และวดสญญาณเอาตพตของวงจร ท าการทดสอบ 2 กรณ คอ กรณท 1 สญญาณอนพตรปพลสทมความกวางของสญญาณเทากบ 30 % และกรณท 2 สญญาณอนพตรปพลสทมความกวางของสญญาณเทากบ 80 % สามารถแสดงผลการทดสอบไดดงรปท 4.36 และรปท 4.37 ตามล าดบ โดยชองสญญาณท 1 คอ สญญาณอนพตของวงจรแยกโดดสญญาณ ชองสญญาณท 2 คอ สญญาณเอาตพตของวงจรแยกโดดสญญาณ

รปท 4.36 ผลการทดสอบวงจรแยกโดดสญญาณกรณท 1 ความกวางพลส 30 %

รปท 4.37 ผลการทดสอบวงจรแยกโดดสญญาณกรณท 2 ความกวางพลส 80 %

จากผลการทดสอบวงจรแยกโดดสญญาณในรปท 4.36 และ 4.37 จะเหนไดวาเอาตพตของวงจรมสญญาณพลสทเหมอนกบคาสญญาณอนพต ซงในงานวจยจะใชในการแยกกราวนระหวางวงจรแปลงผนแบบบคกและวงจรจดชนวนเกทเพอปองกนการลดวงจรจากวงจรแปลงผนแบบบคกเขาสวงจรจดชนวนเกท

52

4.2.7 วงจรแปลงผนแบบบคก หวขอนจะกลาวถงการออกแบบอปกรณทน ามาใชในวงจรแปลงผนแบบบคก (อธบายวงจรแปลงผนแบบบคกในหวขอ 2.4) โดยวงจรดงกลาวจะประกอบดวย สวตชในงานวจยจะใชมอสเฟต ไดโอด ตวเหนยวน า และตวเกบประจ โดยการออกแบบอปกรณแตละตวในวงจรจะตองค านงถงพกดของแรงดนและกระแส เพอปองกนความเสยหายทจะเกดขนกบอปกรณภายในวงจร ตวเกบประจและตวเหนยวน าในวงจรแปลงผนแบบบคกท าหนาทเปนวงจรกรองความถต าผาน หรอวงจรกรองแบบ LC เพอรกษาระดบแรงดนไฟฟาเอาตพตใหคงท การเลอกใชคาตวเกบประจและตวเหนยวน าทเหมาะสมจะชวยใหคาแรงดนพลว (ripple voltage) และคากระแสพลว (ripple current) อยในระดบทเหมาะสมและยอมรบได สามารถออกแบบคาตวเกบประจไดดงสมการท (4-21) และออกแบบตวเหนยวน าไดดงสมการท (4-22) (Muhammad H. Rashid) ดงน

outs

out

VLf

VdC

28

1 (4-21)

Lins

outinout

IVf

VVVL

(4-22)

ส าหรบคาแรงดนไฟฟาทางดานอนพตของวงจรแปลงผนแบบบคกคอคาแรงดนของแผง

เซลลแสงอาทตย (pvV ) และเอาตพตคอคาแรงดนของแบตเตอร (

battV ) โดยมเงอนไขส าหรบการออกแบบของวงจรแปลงผนแบบบคก ดงน

VVV pvin 43max,

VVV battout 8.130 VVout 8.13max,

AIo 5max, mVVout 1

AIL 07.0 kHzf s 10

53

จากเงอนไขดงกลาวการออกแบบมรายละเอยดดงน ส าหรบการออกแบบคาความเหนยวน าและคาตวเกบประจ ตองค านงถงแรงดนพลวของแรงดนตกครอมโหลด และคากระแสพลวของกระแสทไหลผานโหลด โดยพจารณาจากสมการท (4-21) และ (4-22) ดงนนจะสามารถออกแบบไดดงน

mHL 89.1307.0431010

8.13438.133

ดงนน จงเลอกใชคาความเหนยวน าเทากบ mH00.15 จากสมการท (2-5)

inout dVV ถา VVin 43 และ VVV outout 8.13max, จะได32.0d แทนคาเพอหาคาตวเกบประจ

FC 782

101101010158

8.1332.013233

ดงนน จงเลอกใชคาตวเกบประจเทากบ F1000 ดงนน พกดอปกรณของวงจรแปลงผนแบบบคกในงานวจย แสดงไดดงตารางท 4.3

ตารางท 4.3 พกดอปกรณของวงจรแปลงผนแบบบคก อปกรณ พกด รายละเอยด

1. มอสเฟต (MOSFET) 60 V, 50 A N-Channel MOSFET เบอร F50N06 2. ไดโอด 6 A Diode เบอร 6A6 3. ตวเหนยวน า mH15 60 V, 5 A DC Choke ตวเกบประจ F1000 60 V Electrolytic Capacitor 5. ไดโอด 60 V, 5A Feedback Diode

สามารถแสดงวงจรแปลงผนแบบบคกทน ามาสรางใชงานจรงไดดงรปท 4.38

54

รปท 4.38 วงจรแปลงผนแบบบคกทใชงานจรง

4.3 สรป เนอหาในบทนกลาวถงโครงสรางชดทดสอบของวธ VOC โดยจะใชอปกรณแอนะลอกในการสรางชดทดสอบ รวมไปถงการออกแบบและการทดสอบวงจร วงจรตงเวลา วงจรตรวจจบแรงดนไฟฟา วงจรสมและคงคาสญญาณ วงจรคณสญญาณ วงจรเปรยบเทยบสญญาณ วงจรแยกโดดสญญาณ และวงจรแปลงผนแบบบคก ซงในบทถดไปจะกลาวถงผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรทสรางขนจากวงจรตาง ๆ ดงอธบายไวในบทท 4

55

บทท 5 ผลกำรทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสด

ดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร 5.1 บทน า ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร เปนการพงพาการก าหนดคา k ทเหมาะสมเพยงคาเดยว ดงนนจงมความจ าเปนจะตองด าเนนการทดสอบหาคาเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยทใชงาน โดยเนอหาในบทนจะแสดง การทดสอบคาอตราสวนคงท และผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร

5.2 การทดสอบคาอตราสวนคงท

จากทกลาวไปแลวในบทท 3 คาอตราสวนคงทหรอคา k ในสมการท (3-5) โดยทวไปถาใชงานแผงเซลลแสงอาทตยทสภาวะมาตรฐาน ความเขมแสง 1000 W/m2 และ อณหภม 25 oC คา k จะมคาอยในชวง 0.71 – 0.78 ซงถาน าแผงเซลลแสงอาทตยไปใชงานจรงในทางปฎบต จะพบวาความเขมแสงและอณหภม ไมใชคาในสภาวะมาตรฐาน ดงนนเพอใหการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC มประสทธภาพมากยงขนจงจ าเปนตองหาคา k เฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยทใชในงานวจย จงด าเนนการทดสอบหากราฟลกษณะเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยแสดงไดดงรปท 5.1 โดยใชแสงอาทตยเทยมในหองปฏบตการดงรปท 5.2

แผงเซลลแสงอาทตย

แสง A

V

รปท 5.1 การทดสอบหากราฟลกษณะเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตย

56

รปท 5.2 แสงอาทตยเทยมในหองปฏบตการ

จากรปท 5.1 ด าเนนการทดสอบโดยใหความเขมแสงทตกกระทบแผงเซลลแสงอาทตยมคาคงท ท าการวดคาแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา เรมจากวดแรงดนไฟฟาและกระแสไฟฟา ทไมมการตอโหลด จากนนใหเซลลแสงอาทตยเรมจายกระแสโดยการปรบคาความตานทานคามากจนถงคานอย จนเกดคากระแสสงสดในสภาวะลดวงจร น าขอมลจากการทดสอบมาสรางเปนกราฟลกษณะเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยไดดงรปท 5.3 ส าหรบการเปลยนคาความเขมแสงแสงทตกกระทบแผงเซลลแสงอาทตย สามารถท าไดดวยการปรบคาแรงดนจากแหลงจายแรงดนหนงเฟสแบบปรบคาได โดยคาแรงดนไฟฟาจะมผลตอความเขมแสงของหลอดไฟหรอมผลตอความเขมแสงของแสงอาทตยเทยมในหองปฏบตการ

รปท 5.3 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต

0 5 10 15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25

Voltage (V)

Pow

er

(W)

1000 W/m2

800W/m2

600W/m2

400W/m2

200W/m2

57

จากกราฟรปท 5.3 เปนกราฟลกษณะเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต (คาพารามเตอรของแผงเซลลแสงอาทตย ดงตารางท 3.1 ในบทท 3) จากผลการทดสอบจะเหนไดวา ทความเขมแสง 1000 W/m2 อณหภม 39.5 oC ก าลงสงสดมคาเทากบ 22.46 วตต เมอเปรยบเทยบกบขอมลจากแผงเซลลแสงอาทตย คาก าลงสงสดจะตองมคาเทากบ 40 วตต (ทสภาวะมาตรฐาน ความเขมแสง 1000 W/m2 และ อณหภม 25oC) แตเนองจากการทดสอบในหองปฏบตการดวยแสงอาทตยเทยม ผวจยจะสนใจเฉพาะความเขมแสงเทานน และไมสนใจอณหภมและความรอนทเกดจากหลอดไฟ ดงนนจงสงผลใหอณหภมของแผงมคาสงกวาอณหภมในสภาวะมาตรฐาน ท าใหการทดสอบดวยแสงอาทตยเทยมในหองปฏบตการไมไดอยภายใตสภาวะมาตรฐาน สงผลใหกราฟลกษณะเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตย 40 วตตเปนไปดงกราฟในรปท 5.3 โดยการหาคา k เฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยทใชในงานวจยจะใชผลการทดสอบในรปท 5.3 ซงผวจยจะหาคา k ทเหมาะสมทสดเพยงคาเดยวทคลอบคลมทก ๆ สภาวะความเขมแสง ซงจะด าเนนการทดสอบชดทดสอบวธ VOC ในรปท 4.2 ในบทท 4 โดยการเปลยนแปลงคา k ตงแต 0.70 – 0.85 ซงคา k ในชดทดสอบจรงสามารถเปลยนแปลงไดดวยการเปลยนคา

1kR และ 2kR ของวงจรคณสญญาณดง

สมการท (4-13) จากนนดผลการทดสอบและคา pvP จากการเปลยนคา k ผลทดสอบการตามรอย

จดก าลงสงสดดวยวธ VOC เมอเปลยนแปลงคา k แสดงไดดงตารางท 5.1

ตารางท 5.1 ผลทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC เมอเปลยนแปลงคา k k ความเขมแสง(W/m2) )(VVpv

)(AI pv )(WPpv

0.70

1000

200 22.9 0.199 557 600 22.88 0.492 11.25

1000 19.54 0.861 16.82 0.75 200 27.78 0.195 5.417

600 25 0.487 11.93 1000 22.29 0.853 19.01

0.80 200 27.64 0.253 6.993 600 27.81 0.548 15.240

1000 28.32 0.756 21.409 0.85 200 33.2 0.162 5.378

600 33.12 0.303 10.03 1000 30.23 0.621 18.77

58

จากตารางท 5.1 ผลทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC เมอเปลยนแปลงคา k จะเหนไดวา เมอเปรยบเทยบผลทดสอบพบวาทคา k = 0.8 จะท าใหคา

pvP มคามากทสดทความเขมแสงตาง ๆ ทท าการทดสอบ โดยเมอความเขมแสง 200 W/m2

pvP มคาเทากบ 6.993 W เมอความเขมแสง 600 W/m2

pvP มคาเทากบ 15.240 W และเมอความเขมแสง 1000 W/m2 pvP มคาเทากบ

21.409 W ดงนนในงานวจยจะเลอกใชคา k = 0.8 ซงเปนคาทเหมาะสมทสดเพยงคาเดยว ทสามารถตามรอยจดก าลงสงสดทแผงเซลลแสงอาทตยสามารถจายไดในทก ๆ สภาวะความเขมแสง

5.3 ผลการทดสอบชดทดสอบ VOC การทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ด าเนนการทดสอบโดยใชแสงอาทตยเทยมทสรางขนดงรปท 5.2 โดยท าการปรบความเขมแสง สามารถท าไดดวยการปรบคาแรงดนจากแหลงจายแรงดนหนงเฟสแบบปรบคาได ซงคาแรงดนไฟฟาจะมผลตอความเขมแสงของหลอดไฟหรอมผลตอความเขมแสงของแสงอาทตยเทยมในหองปฏบตการ จากนนสองแสงอาทตยเทยมใหกบแผงเซลลแสงอาทตย และใชเครองมอวดความเขมแสง (lux meter) ดงรปท 5.4 โดยสามารถวดคาความเขมแสงไดในหนวยของ lux ซง 100 lux มคาเทากบ 1 W/m2 เชน ถาวดคาความเขมแสงได 100000 lux ดงนนความเขมแสงในหนวย W/m2 มคาเทากบ 1000W/m2 เปนตน การทดสอบชดทดสอบอนพตของชดทดสอบคอแผงเซลลแสงอาทตย สวนเอาตพตของชดทดสอบคอแบตเตอร โดยการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC แสดงไดดงรปท 5.5 (คมอการใชงานชดชารจเซลลแสงอาทตยทมการตามรอยก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรแสดงในภาคผนวก ก.) และผลการทดสอบแสดงไดดงรปท 5.6 ถงรปท 5.10 โดยชองสญญาณท 1, 2 คอ สญญาณแรงดนและกระแสของแผงเซลลแสงอาทตย ตามล าดบ และชองสญญาณท 3, 4 คอ สญญาณแรงดนและกระแสของแบตเตอร ตามล าดบ โดยรปท 5.6 ถงรปท 5.10 เปนรปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 200 W/m2 400 W/m2 600 W/m2 800 W/m2 และ 1000 W/m2 ตามล าดบ และผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC แสดงไดดงตารางท 5.2

59

รปท 5.4 เครองมอวดความเขมแสง หรอ lux meter

แสงอาทตยเทยม

แผงเซลลแสงอาทตย

แหลงจายแรงดนหนงเฟสแบบปรบคาได

ชดทดสอบ VOC

แบตเตอร

รปท 5.5 ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC

60

Vpv=27.64V

Ipv=0.25A

Vbatt=12.5V

Ibatt=0.39A

รปท 5.6 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 200 W/m2 อณหภม 36.5 OC

Vpv=27.6V

Ipv=0.41A

Vbatt=12.5V

Ibatt=0.6A

รปท 5.7 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 400 W/m2 อณหภม 36.7 OC

61

Vpv=27.8V

Ipv=0.54A

Vbatt=12.5V

Ibatt=0.81A

รปท 5.8 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 600 W/m2 อณหภม 38 OC

Vpv=27.8V

Ipv=0.6A

Vbatt=12.7V

Ibatt=0.9A

รปท 5.9 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 800 W/m2 อณหภม 38.5 OC

62

Vpv=28.32V

Ipv=0.756V

Vbatt=12.8V

Ibatt=1.19V

รปท 5.10 รปสญญาณแรงดนและกระแส เมอความเขมแสง 1000 W/m2 อณหภม 39.5 OC

ตารางท 5.2 ผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ความเขมแสง(W/m2) )(VVpv

)(AI pv )(WPpv )(VVbatt

)(AIbatt )(WPbatt

200 27.64 0.253 6.993 12.5 0.39 845 400 27.65 0.414 11.447 12.54 0.639 8.013 600 27.81 0.548 15.240 12.55 0.818 10.266 800 27.83 0.664 18.479 12.7 0.915 11.621

1000 28.32 0.756 21.409 12.85 1.195 15.356 จากผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ในตารางท 5.2 และรปสญญาณแรงดนและกระแสในรปท 5.6 ถงรปท 5.10 น ามาสรางเปนแผนภาพการดงก าลงสงสดทสภาวะความเขมแสงตาง ๆ ไดดงตารางท 5.3 ดงน

63

ตารางท 5.3 แผนภาพผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ความเขมแสง

(W/m2) แผนภาพ

200

PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.64V

Ipv=0.253A

Ppv=6.993W

Battery

Vbatt=12.5V

Ibatt=0.39A

Pbatt=4.875WPV

Panel

400 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.65V

Ipv=0.414A

Ppv=11.447W

Battery

Vbatt=12.54V

Ibatt=0.639A

Pbatt=8.013WPV

Panel

600 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.81V

Ipv=0.548A

Ppv=15.24W

Battery

Vbatt=12.55V

Ibatt=0.818A

Pbatt=10.266WPV

Panel

800 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.83V

Ipv=0.664A

Ppv=18.479W

Battery

Vbatt=12.70V

Ibatt=0.915A

Pbatt=11.621WPV

Panel

1000 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=28.32V

Ipv=0.756A

Ppv=21.409W

Battery

Vbatt=12.85V

Ibatt=1.195A

Pbatt=15.356WPV

Panel

จากผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC หรอ MPPT VOC

ในตารางท 5.3 จะเหนไดวา ดานอนพตของชดทดสอบคอแผงเซลลแสงอาทตย ซงคา pvV มคาใกลเคยงแรงดนทจดก าลงสงสด และคา pvP มคาใกลเคยงก าลงทจดก าลงสงสด โดยเมอความเขมแสงเทากบ 200 W/m2 VVpv 64.27 , WPpv 993.6 แสดงไดดงจด A ในรปท 5.11 และเมอความเขมแสงเทากบ 400 W/m2 VVpv 65.27 , WPpv 447.11 แสดงไดดงจด B ในรปท 5.11 และเมอความเขมแสงเทากบ 600 W/m2 VVpv 81.27 , WPpv 24.15 แสดงไดดงจด C ในรปท

64

5.11 และเมอความเขมแสงเทากบ 800 W/m2 VVpv 83.27 , WPpv 479.18 แสดงไดดงจด D ในรปท 5.11 และเมอความเขมแสงเทากบ 1000 W/m2 VVpv 32.28 , WPpv 40.21 แสดงไดดงจด E ในรปท 5.11 ซงจากผลการทดสอบจะเหนไดวาคาแรงดนและก าลงของแผงเซลลแสงอาทตยมคาใกลเคยงจดก าลงสงสด เนองจากคาอตราสวนคงท k จากทอธบายไวในหวขอ 5.2 ซงคา k = 0.8 ท าใหชดทดสอบไมสามารถดงก าลงทจดก าลงสงสด ทคลอบคลมในทกสภาวะความเขมแสงได สวนดานเอาตพตของชดทดสอบคอแบตเตอร ซงคา

battV จะมคาใกลเคยงแรงดนแบตเตอรเทากบ 12 V และเมอคากระแสทประจลงแบตเตอรมคาสงจะท าใหแรงดนแบตเตอรมคาเพมขนเลกนอย โดยเมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 คาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร

battP จะมคาเทากบ 873, 8.013, 10.266, 11.621 และ 15.356 W ตามล าดบ

A

BCD

E

รปท 5.11 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต จากแผนภาพการดงก าลงสงสดทสภาวะความเขมแสงตาง ๆ ดงตารางท 5.3 แสดงใหเหน

วา ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทสรางขนสามารถดงก าลงสงสดทเซลลแสงอาทตยจายได ณ ความเขมแสงคาตาง ๆ ซงถาความเขมแสงมคามาก ก าลงทจายออกมาจากเซลลแสงอาทตยกจะมคามาก ดงนนชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทน าเสนอในงานวจยสามารถตามรอยจดก าลงสงสดของแผงเซลลแสงอาทตยได

65

5.4 สรป เนอหาในบทนจะกลาวถง การทดสอบคาอตราสวนคงทและผลการทดสอบชดทดสอบการ

ตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร จากผลการทดสอบแสดงใหเหนวา ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทสรางขนสามารถดงก าลงสงสดทเซลลแสงอาทตยจายได ณ ความเขมแสงคาตาง ๆ ซงถาความเขมแสงมคามาก ก าลงทจายออกมาจากเซลลแสงอาทตยกจะมคามาก ดงนนชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ VOC ทน าเสนอในรายงานวจยนสามารถตามรอยจดก าลงสงสดของแผงเซลลแสงอาทตยได และเพอแสดงใหเหนวาวาระบบทมการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรทน าเสนอในรายงานวจยมประสทธภาพดกวาชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดจะแสดงผลการเปรยบเทยบไวในบทท 6

66

บทท 6 กำรเปรยบเทยบผลกำรทดสอบชดทดสอบ

6.1 บทน า การทดสอบชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรทน าเสนอในบทท 5 สามารถตามรอยจดก าลงสงสดของแผงเซลลแสงอาทตยได และเพอแสดงใหเหนวาระบบทมการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรทน าเสนอในรายงานวจยมประสทธภาพดกวาชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาด ในบทนจงจะแสดงผล การเปรยบเทยบผลการตามรอยจดก าลงสงสดของชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร โดยจะเรยกวา MPPT VOC เปรยบเทยบกบชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดทไมมการตามรอยจดก าลงสงสดสงสด (Commercial charger without MPPT) โดยจะเรยกวา Com. without MPPT และชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดทมการตามรอยจดก าลงสงสด (MPPT Commercial charger) จะเรยกวา MPPT Com. นอกจากนบทนยงไดวเคราะหถงเศรษฐศาสตรของชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดทสรางขน

6.2 ผลการทดสอบชดทดสอบ ชดทดสอบ MPPT VOC แสดงไดดงรปท 6.1 และชดชารจ Com. without MPPT แสดงไดดงรปท 6.2 และชดชารจ MPPT Com. แสดงไดดงรปท 6.3 ซงในหวขอนน าเสนอการเปรยบเทยบผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดของวธ MPPT VOC เปรยบเทยบกบ Com. without MPPT และ MPPT Com. การทดสอบจะใชแสงอาทตยเทยม และท าการปรบความเขมแสงคาตาง ๆ โดยอนพตของชดทดสอบคอแผงเซลลแสงอาทตย สวนเอาตพตของชดทดสอบคอแบตเตอร

67

รปท 6.1 ชดชารจ MPPT VOC

รปท 6.2 ชดชารจ Com. without MPPT

68

รปท 6.3 ชดชารจ MPPT Com.

ผลการทดสอบชดทดสอบ MPPT VOC แสดงไดดงตารางท 6.1 ผลการทดสอบชดชารจ Com. without MPPT แสดงไดดงตารางท 6.2 และผลการทดสอบชดชารจ MPPT Com. แสดงไดดงตารางท 6.3 และแสดงการเปรยบเทยบผลการทดสอบของวธตาง ๆ ไดดงตารางท 6.4 การเปรยบเทยบผลการทดสอบของวธตาง ๆ ในตารางท 6.4 สามารถน ามาสรางเปนแผนภาพการดงก าลงงานของวธตาง ๆ ไดดงตารางท 6.5

ตารางท 6.1 ผลการทดสอบชดทดสอบ MPPT VOC

ความเขมแสง(W/m2) )(VVpv )(AI pv

)(WPpv )(VVbatt

)(AIbatt )(WPbatt

200 27.64 0.253 6.993 12.5 0.39 4.845 400 27.65 0.414 11.447 12.54 0.639 8.013 600 27.81 0.548 15.240 12.55 0.818 10.266 800 27.83 0.664 18.479 12.7 0.915 11.621

1000 28.32 0.756 21.409 12.85 1.195 15.356

69

ตารางท 6.2 ผลการทดสอบชดชารจ Com. without MPPT ความเขมแสง(W/m2) )(VVpv

)(AI pv )(WPpv

)(VVbatt )(AIbatt

)(WPbatt

200 12.87 0.096 1.24 12.35 0.096 1.19 400 13.55 0.261 3.54 12.44 0.261 3.25 600 14.47 0.521 7.54 12.52 0.521 6.52 800 17.54 0.751 13.17 12.6 0.751 9.46

1000 18.49 0.875 16.18 12.66 0.875 11.08 ตารางท 6.3 ผลการทดสอบชดชารจทว MPPT Com. ความเขมแสง(W/m2) )(VVpv

)(AI pv )(WPpv

)(VVbatt )(AIbatt

)(WPbatt

200 13.10 0.34 4.44 12.10 0.29 3.50 400 13.40 0.55 7.38 12.10 0.52 6.23 600 13.20 0.77 10.12 12.10 0.73 8.83 800 12.90 0.95 12.19 12.10 0.90 10.85

1000 12.80 1.01 12.93 12.10 0.95 11.54

70

ตารางท 6.4 การเปรยบเทยบผลการทดสอบของวธตาง ๆ คว

ามเขม

แสง(W

/m2 )

MPPT VOC Com. without MPPT MPPT Com.

Vpv (V)

Ipv (A)

Ppv (W)

Vbatt (V)

Ibatt (A)

Pbatt (W)

Vpv (V)

Ipv (A)

Ppv (W)

Vbatt (V)

Ibatt (A)

Pbatt (W)

Vpv (V)

Ipv (A)

Ppv (W)

Vbatt (V)

Ibatt (A)

Pbatt (W)

200 27.64 0.253 6.993 12.5 0.39 4.845 12.87 0.096 1.24 12.35 0.096 1.19 13.10 0.34 4.44 12.10 0.29 3.50 400 27.65 0.414 11.447 12.54 0.639 8.013 13.55 0.261 3.54 12.44 0.261 3.25 13.40 0.55 7.38 12.10 0.52 6.23 600 27.81 0.548 15.240 12.55 0.818 10.266 14.47 0.521 7.54 12.52 0.521 6.52 13.20 0.77 10.12 12.10 0.73 8.83 800 27.83 0.664 18.479 12.7 0.915 11.621 17.54 0.751 13.17 12.6 0.751 9.46 12.90 0.95 12.19 12.10 0.90 10.85

1000 28.32 0.756 21.409 12.85 1.195 15.356 18.49 0.875 16.18 12.66 0.875 11.08 12.80 1.01 12.93 12.10 0.95 11.54

70

71

ตารางท 6.5 แผนภาพการดงก าลงงานของชดทดสอบวธตาง ๆ คว

ามเขม

แสง

(W/m

2 )

MPPT VOC Com. without MPPT MPPT Com.

200

PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.64V

Ipv=0.253A

Ppv=6.993W

Vbatt=12.5V

Ibatt=0.39A

Pbatt=4.875WPV

Panel

PV

PanelCom. without

MPPT

Vpv=12.87V

Ipv=0.096A

Ppv=1.236W

Vbatt=12.35V

Ibatt=0.096A

Pbatt=1.186WPV

Panel

PV

PanelCommercial

MPPT

Vpv=13.10V

Ipv=0.34A

Ppv=4.44W

Vbatt=12.1V

Ibatt=0.29A

Pbatt=3.50WPV

Panel

400 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.65V

Ipv=0.414A

Ppv=11.447W

Vbatt=12.54V

Ibatt=0.639A

Pbatt=8.013WPV

Panel

PV

PanelCom. without

MPPT

Vpv=13.55V

Ipv=0.261A

Ppv=3.537W

Vbatt=12.44V

Ibatt=0.261A

Pbatt=3.247WPV

Panel

PV

PanelCommercial

MPPT

Vpv=13.40V

Ipv=0.55A

Ppv=7.38W

Vbatt=12.10V

Ibatt=0.52A

Pbatt=6.23WPV

Panel

600 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.81V

Ipv=0.548A

Ppv=15.24W

Vbatt=12.55V

Ibatt=0.818A

Pbatt=10.266WPV

Panel

PV

PanelCom. without

MPPT

Vpv=14.47V

Ipv=0.521A

Ppv=7.539W

Vbatt=12.52V

Ibatt=0.521A

Pbatt=6.523WPV

Panel

PV

PanelCommercial

MPPT

Vpv=13.20V

Ipv=0.77A

Ppv=10.12W

Vbatt=12.10V

Ibatt=0.73A

Pbatt=8.83WPV

Panel

800 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=27.83V

Ipv=0.664A

Ppv=18.479W

Vbatt=12.70V

Ibatt=0.915A

Pbatt=11.621WPV

Panel

PV

PanelCommercial

without MPPT

Vpv=17.54V

Ipv=0.751A

Ppv=13.17W

Vbatt=12.6V

Ibatt=0.751A

Pbatt=9.46WPV

Panel

PV

PanelCommercial

MPPT

Vpv=12.90V

Ipv=0.95A

Ppv=12.19W

Vbatt=12.10V

Ibatt=0.90A

Pbatt=10.85WPV

Panel

1000 PV

PanelMPPT

VOC

Vpv=28.32V

Ipv=0.756A

Ppv=21.409W

Vbatt=12.85V

Ibatt=1.195A

Pbatt=15.356WPV

Panel

PV

PanelCommercial

without MPPT

Vpv=18.49V

Ipv=0.875A

Ppv=16.179W

Vbatt=12.66V

Ibatt=0.875A

Pbatt=11.078WPV

Panel

PV

PanelCommercial

MPPT

Vpv=12.80V

Ipv=1.01A

Ppv=12.93W

Vbatt=12.10V

Ibatt=0.95A

Pbatt=11.54WPV

Panel

71

72

จากผลการทดสอบชดทดสอบของวธตาง ๆ ในตารางท 6.5 จะเหนไดวา ดานอนพตของชดทดสอบคอแผงเซลลแสงอาทตย และเอาตพตของชดทดสอบคอแบตเตอร ซงผลการทดสอบชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธ MPPT VOC เมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 ดานอนพตของชดทดสอบแรงดนไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย

pvV จะมคาเทากบ 27.64, 27.65, 27.81, 27.83 และ 28.54 V ตามล าดบ และก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย

pvP จะมคาเทากบ 6.993, 11.447, 15.24, 18.479 และ 21.40 W ตามล าดบ สวนดานเอาตพตของชดทดสอบ แรงดนจะมคาใกลเคยงแรงดนของแบตเตอร 12 V โดยเมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 ก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร

battP จะมคาเทากบ 4.873, 8.013, 10.266, 11.621 และ 15.356 W ตามล าดบ และผลการทดสอบชดทดสอบชดชารจ Com. without MPPT เมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 ดานอนพตของชดชารจแรงดนไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย

pvV จะมคาเทากบ 12.87, 13.55, 14.47, 17.54 และ 18.49 V ตามล าดบ และก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย

pvP จะมคาเทากบ 1.24, 3.54, 7.54, 13.17 และ 16.18 W ตามล าดบ สวนดานเอาตพตของชดชารจ แรงดนจะมคาใกลเคยงแรงดนของแบตเตอรคอ12 V โดยเมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 ก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร

battP จะมคาเทากบ 1.19, 3.25, 6.52, 9.46 และ 11.08 W ตามล าดบ และผลการทดสอบชดทดสอบชดชารจMPPT Com. เมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 ดานอนพตของชดชารจแรงดนไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย

pvV จะมคาเทากบ 13.10, 13.40, 13.20, 12.90 และ 12.80 V ตามล าดบ และก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย pvP จะมคาเทากบ 4.44, 7.38, 10.12, 12.19 และ 12.93 W ตามล าดบ สวนดานเอาตพตของชดชารจ แรงดนจะมคาเทากบแรงดนของแบตเตอรคอ12.10 V โดยเมอความเขมแสงเทากบ 200, 400, 600, 800 และ 1000 W/m2 ก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร

battP จะมคาเทากบ 3.50, 6.23, 8.83, 10.85 และ 11.54 W ตามล าดบ จากผลการทดสอบชดทดสอบของวธตาง ๆ จะเหนไดวาคาแรงดนของแผงเซลล

แสงอาทตย pvV และก าลงของแผงเซลลแสงอาทตย pvP ของชดทดสอบวธ MPPT VOC จะมคาใกลเคยงจดก าลงสงสดของกราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต ดงในรปท 6.4

73

MPPT VOC MPPT P&O

รปท 6.4 กราฟลกษณะเฉพาะของแรงดน และก าลง ของแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต จากผลการทดสอบสามารถเรยงล าดบชดทดสอบทสามารถดงคาก าลงไฟฟาจากแผงเซลล

แสงอาทตยจากมากไปนอยไดแก MPPT VOC, MPPT Com. และ Com. without MPPT ตามล าดบ และสามารถเรยงล าดบชดทดสอบทคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอรจากมากไปนอยไดแก MPPT VOC, MPPT Com. และ Com. without MPPT ตามล าดบ ดงนนชดทดสอบวธ MPPT VOC สามารถดงคาก าลงไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยและคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร มคามากกวาชดทดสอบอน ๆ อกทงคาก าลงไฟฟาทสญเสยจากชดทดสอบยงมคานอยอกดวย แสดงใหเหนวาการตามรอยก าลงสงสดดวยวธ MPPT VOC ทน าเสนอในงานวจยสามารถดงก าลงไฟฟาไดดกวาชดชารจ Com. without MPPT และชดชารจ MPPT Com.

6.3 การตามรอยก าลงของแสงอาทตยจรงดวยชดทดสอบวธตาง ๆ ในงานวจยนจะแสดงการเปรยบเทยบการตามรอยก าลงของแสงอาทตยจรงดวยชดทดสอบ

วธตาง ๆซงไดด าเนนการทดสอบโดยการวดคาจากแสงอาทตยจรงในชวงเวลา 6.00 นาฬกา จนถงเวลา 19.00 นาฬกา โดยใชเครองมอวดความเขมแสง ดงรปท 5.2 ซงคาความเขมแสงทวดไดจะมคาในหนวยของ lux (100 lux มคาเทากบ 1 W/m2) จากนนน าความเขมแสงทวดไดจากแสงอาทตยจรงมาทดสอบหาการตามรอยก าลงของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน โดยท าการปรบความเขมแสง

74

ของแสงอาทตยเทยมใหมคาความเขมแสงเทากบคาทวดไดจากแสงอาทตยจรงซงสามารถท าไดดวยการปรบคาแรงดนจากแหลงจายแรงดนหนงเฟสแบบปรบคาได การทดสอบดงกลาวอนพตของชดทดสอบคอแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต สวนเอาตพตของชดทดสอบคอแบตเตอร โดยสถานททท าการวดคาจากแสงอาทตยจรงคอ ดาดฟาศนยเครองมอวทยาศาสตรและเทคโนโลย 3 แสดงไดดงรปท 6.5 และผลการทดสอบแสดงไดดงตารางท 6.6

รปท 6.5 ดาดฟาศนยเครองมอวทยาศาสตรและเทคโนโลย 3

75

ตารางท 6.6 ผลการทดสอบการตามรอยก าลงของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน

เวลา (นาฬกา)

ความเขมแสง ก าลงไฟฟาของ

แผงเซลลแสงอาทตย(วตต) ก าลงไฟฟาทลงประจแบตเตอร

(วตต)

lux W/m2 VOC

com.

witho

ut M

PPT MPPT

com. VOC

com.

witho

ut M

PPT MPPT

com.

6:00 AM 25 0.25 0 0 0 0 0 0

7:00 AM 4826 48.26 0.5 0.2 0.1 0 0.1 0

8:00 AM 16920 169.2 6.5 1.1 5.4 3.2 1 4.5

9:00 AM 42680 426.8 11.2 3.6 7 7.8 3.4 6

10:00 AM 67000 670 14.8 12.5 10.9 9.8 8.4 10

11:00 AM 79000 790 18.4 13.2 13.2 11.6 9.2 12.1

12:00 PM 86500 865 19.1 14.5 13.8 12.5 9.8 12.7

1:00 PM 78600 786 18.4 13.1 13.2 11.6 9.2 12.1

2:00 PM 66100 661 14.8 12.5 10.9 9.8 8.4 10

3:00 PM 46320 463.2 11.4 3.9 7.3 8 3.7 6.3

4:00 PM 30440 304.4 9.6 3 5.7 6.3 2.8 4.7

5:00 PM 22000 220 6.9 1.5 4.5 3.6 1.4 3.5

6:00 PM 5430 54.3 0.5 0.2 0.2 0 0.2 0

7:00 PM 1070 10.7 0 0 0 0 0 0 จากผลการทดสอบในตารางท 6.6 น ามาสรางกราฟความสมพนธระหวางเวลากบคาก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตยของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วนแสดงไดดงรปท 6.6 และสรางกราฟความสมพนธระหวางเวลากบคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอรของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วนแสดงไดดงรปท 6.7

76

รปท 6.6 กราฟความสมพนธระหวางเวลากบคาก าลงไฟฟาของแผงเซลลแสงอาทตย ของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน

รปท 6.7 กราฟความสมพนธระหวางเวลากบคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร ของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.000

5

10

15

20

Time ( o'clock )

Pow

er

(W)

MPPT VOC

Com. Charger

Com. MPPT

6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.000

5

10

15

Time ( o'clock )

Pow

er

(W)

MPPT VOC

Com. without MPPT

Com. MPPT

77

จากรปท 6.6 น ามาวเคราะหหาคาพลงงานทไดจากแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต ซงสามารถค านวณหาคาพลงงานไดจากพนทใตกราฟแบบประมาณ พบวาชดทดสอบ MPPT VOC

dayWhrE pv /1.132 ชดทดสอบ Com. without MPPT dayWhrEpv /3.78 และชดทดสอบ MPPT Com. dayWhrEpv /9.91 และจากรป ท 6.7 น ามาว เคราะหหาพลงงานทประจลงแบตเตอร ซงสามารถค านวณหาคาพลงงานไดจากพนทใตกราฟแบบประมาณ พบวาชดทดสอบ MPPT VOC dayWhrEbatt /4.84 ชดทดสอบ Com. without MPPT dayWhrEbatt /9.55 และชดทดสอบ MPPT Com. dayWhrEbatt /9.81 โดยเมอพจารณาเฉพาะก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอรในเวลา 1 วนจะสามารถเรยงล าดบชดทดสอบทคาพลงงานทประจลงแบตเตอรจากมากไปนอยไดแก MPPT VOC, MPPT Com. และ Com. without MPPT ตามล าดบ ดงนนชดทดสอบ MPPT VOC สามารถดงพลงงานไดมากกวาชดทดสอบอน ๆ ซงเมอเปรยบเทยบพลงงานทประจลงแบตเตอรใน 1 วนระหวางชดทดสอบ MPPT VOC มคามากกวาชดทดสอบ Com. MPPT เทากบ

dayWhr /5.28 หรอ 50.98 เปอรเซนต และเปรยบเทยบระหวางชดทดสอบ MPPT VOC มคามากกวาชดทดสอบ MPPT Com. เทากบ dayWhr /5.2 หรอ 3.05 เปอรเซนต

6.4 เศรษฐศาสตร การประเมนราคาชดทดสอบมความส าคญอยางยงเพอใชหาจดคมทนของชดทดสอบทสรางขน ซงชดทดสอบ MPPT VOC ทไดสรางขนในงานวจย ราคาชดตนแบบ 1400 บาท สวนชดชารจ Com. without MPPT ราคา 1000 บาท และ MPPT Com. ราคา 3000 บาท ซงเมอใชแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตต และท าการพจารณาชดทดสอบ MPPT VOC เปรยบเทยบกบ Com. without MPPT พบวา ชดทดสอบ MPPT VOC สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอ รได

dayWhr /4.84 และชดทดสอบ Com. without MPPT สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได dayWhr /5.28 ถาตดต งชดทดสอบ MPPT VOC จะสามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได

มากกวาชดชารจ Com. without MPPT เทากบ Whr5.28 หรอ 50.98 เปอรเซนตในเวลา 1 วน 6.4.1 การประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทนของแตละ ชดชารจ

ในหวขอนจะน าเสนอการประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ ซงในระบบดงกลาวจะประกอบไปดวย แผงเซลลแสงอาทตย ชดชารจ และแบตเตอร การเปรยบเทยบระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระจะเปรยบเทยบชดชารจจ านวน 3 ชดชารจ ไดแก ชดชารจ MPPT VOC ชดชารจ Com. without MPPT และชดชารจ MPPT Com. ด าเนนการประเมน

78

ราคาเพอหาจดคมทนของการตดตงระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ การประเมนราคานนจะพจารณาใหพกดของชดชารจมคาเทากบ 250 วตต และขนาดของแผงเซลลแสงอาทตยเทากบ 250 วตต โดยราคาของแผงเซลลแสงอาทตย 1 วตต เทากบ 30 บาท และ แบตเตอรเลอกใชขนาด 40 Ahr (โดยก าหนดใหความตองการในการใชโหลดตอชวโมงเทากบพกดทแผงเซลลแสงอาทตยสามารถผลตได คอ 250 วตต) โดยราคาของแบตเตอร 1 Ahr เทากบ 70 บาท จากนนหาราคารวม ไดแก ราคาแผงเซลลแสงอาทตย ราคาชดชารจและราคาแบตเตอร น ามาเปรยบเทยบคาพลงงานใน 1 วน โดยเปรยบเทยบกบคาจากแผงแสงอาทตยขนาด 40 วตต เชนถาใชแผงแสงอาทตยขนาด 40 วตตใน 1 วน ชดชารจ MPPT VOC สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได dayWhr /4.84 แต ถาใชแผงแสงอาทตยขนาด 250 วตตใน 1 วน ชดชารจ MPPT VOC สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได

dayWhr /5.527 เปนตน และราคาคมทน (บาท/day) คดจาก 1 unit หรอ kWhr1 เทากบ 3.9361 บาท (อางองจากอตราคาไฟฟา การไฟฟาสวนภมภาค ประเภทท 1 บานอยอาศย) ซงการประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทนของชดชารจแตละชด แสดงไดดงตารางท 6.7 และกราฟแสดงความสมพนธระหวางจดคมทน (ป) ของชดชารจแตละชดแสดงไดดงรปท 6.8 ตารางท 6.7 การประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทน ของแตละชดชารจ

ชดชารจ

ราคาแผ

งเซลล

แสงอาทตย (บ

าท)

ราคาชด

ชารจ (บ

าท)

ราคาแบ

ตเตอร (บ

าท)

ราคารวม

จ านว

น W

hr/da

y

ราคาคม

ทน (บ

าท/da

y)

จดคมทน

วน ป MPPT VOC 7500 1400 2800 11700 527.5 2.08 5635.04 15ป5เดอน

Com. without MPPT

7500 2500 2800 12800 349.375 1.38 9307.91 25ป6เดอน

MPPT Com. 7500 5000 2800 15300 511.875 2.01 7593.84 20ป9เดอน

79

ระยะเวล

า (ป)

MPPT VOC Com.without MPPT MPPT Com.ชดชารจ

รปท 6.8 กราฟแสดงความสมพนธระหวางจดคมทน (ป) ของชดชารจแตละชด

จากการประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทนของแตละชดชารจในตารางท 6.7 และกราฟแสดงความสมพนธระหวางจดคมทน (ป) ของชดชารจแตละชดในรปท 6.8 ถาท าการตดตงระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ ไดแก แผงเซลลแสงอาทตย ชดชารจพกดเทากบ 250 วตต และแบตเตอร พบวา ถาใชชดชารจ MPPT VOC คมทนทระยะเวลา 15 ป 5เดอน ถาใชชดชารจ Com. without MPPT คมทนทระยะเวลา 25 ป 6 เดอน และถาใชชดชารจ MPPT Com. คมทนทระยะเวลา 20 ป 9 เดอน ดงนนจะเหนไดวาชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดทสรางขนดวยวธ VOC ในงานวจย สามารถคมทนเรวกวาชดชารจทมขายทวไปตามทองตลาด และสามารถเรยงล าดบจดคมทนเปนปของชดชารจจากนอยไปมากไดแก MPPT VOC, MPPT Com. และ Com. without MPPT ตามล าดบ ซงถาพจารณาชดชารจ MPPT VOC จะเหนไดวาสามารถคมทนเรวกวาชดชารจอน ๆ ดงนนถาพกดชดชารมคาเพมขนจะสามารถคมทนไดเรวขน ซงจะประเมนราคาหาจดคมทนเมอพกดของชดชารจมคาเพมขนไดดงหวขอถดไป 6.4.2 การประเมนราคาหาจดคมทนของชดชารจ MPPT VOC

จากการประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทนของแตละชดชารจทพกด 250 วตตจะเหนไดวาชดชารจ MPPT VOC ทสรางขนในงานวจยฯ คมทนเรวกวาชดชารจอน ๆ และถาท าการเพมพกดของชดชารจ MPPT VOC จะประเมนราคาหาจดคมทนไดโดยใชขอมลจากการทดสอบการตามรอยก าลงของแสงอาทตยจรงดวยชดทดสอบวธ MPPT VOC ใน

80

หวขอ 7.1 เมอพกดแผงเซลลแสงอาทตยขนาด 40 วตตและพกดชดชารจ MPPT VOC เทากบ 40 W พบวาชดทดสอบ MPPT VOC สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได dayWhr /4.84 เมอเปลยนพกดของชดชารจจะสามารถค านวณหาพลงงานไดจากการเปรยบเทยบกบพกดชดชารจ 40 W เชนถาใชชดชารจ MPPT VOC ขนาด 40 วตตใน 1 วน สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได

dayWhr /4.84 แตถาใชชดชารจ MPPT VOC ขนาด 250 วตตใน 1 วน สามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรได dayWhr /5.527 เปนตน ซงราคาคมทน (บาท/day) คดจาก 1 unit หรอ kWhr1

เทากบ 3.9361 บาท และถาพจารณาตดตงชดชารจ MPPT VOC ในระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ ซงประกอบไปดวย แผงเซลลแสงอาทตย ชดชารจ MPPT VOC และแบตเตอร เมอพกดของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระมคาเพมขน และหาจดคมทนเมอใชชดชารจ MPPT VOC แสดงไดดงตารางท 6.8 และกราฟแสดงความสมพนธระหวางพกดชดชารจ และจดคมทน (ป) แสดงไดดงรปท 6.9 ตารางท 6.8 การประเมนราคาของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระและจดคมทนของชดชารจ เมอพกดของชดชารจ MPPT VOC มคาเพมขน

พกดชดชารจ (W)

ราคาแผ

งเซลล

แสงอาทตย (บ

าท)

ราคาชด

ชารจ (บ

าท)

ราคาแบ

ตเตอร (บ

าท)

ราคารวม

จ านว

น W

hr/da

y

ราคาคม

ทน (บ

าท/da

y)

จดคมทน

วน ป

40 1200 1400 490 3090 84.4 0.33 9301.43 25ป5เดอน

100 3000 1400 1050 5450 211 0.83 6562.18 17ป11เดอน

250 7500 1400 2800 11700 527.5 2.08 5635.04 15ป5ดอน

500 15000 1550 5600 22150 1055 4.15 5334.03 14ป7เดอน

1000 30000 1800 11200 43000 2110 8.31 5177.50 14ป2เดอน

1500 45000 2000 16800 63800 3165 12.46 5121.31 14ป3เดอน

2000 60000 2200 22400 84600 4220 16.61 5093.21 13ป11เดอน

2500 75000 2400 28000 104000 5275 20.76 5008.93 13ป8เดอน

3000 90000 2600 34300 123400 6330 24.92 4952.74 13ป6เดอน

81

ระยะเวล

า (ป)

พกด (วตต)

รปท 6.9 กราฟแสดงความสมพนธระหวางพกดของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระ

และจดคมทน (ป) จากการประเมนราคาเมอเมอพกดของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระมคาเพมขน และหาจดคมทนเมอใชชดชารจ MPPT VOC จากรปท 6.9 พบวา เมอพกดของระบบเซลลแสงอาทตยแบบอสระมคาเพมขน ระยะเวลาคมทนจะเรวขน ดงนนถาน าชดชารจ MPPT VOC ไปใชงานจรงกบโหลดทพกดสง ๆ จะมความคมทนทเรวขน

6.5 การประยกตใชงานชดทดสอบ MPPT VOC ในแปลงเกษตรกรรม การประยกตใชงานของชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรทไดสรางขนในงานวจยน ไดน าไปประยกตใชงานกบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล ซงเครองรดยางพาราอจฉรยะดงกลาวจะตองใชแหลงพลงงานจากแผงเซลลแสงอาทตยเพอประจลงแบตเตอร เพอเปนแหลงจายใหกบเครองรดยางพารา โดยการทจะดงก าลงไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยมาประจลงแบตเตอรนนจะตองใชชดชารจส าหรบแผงเซลลแสงอาทตย ซงชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดจะไมสามารถดงก าลงไฟฟาสงสดทแผงเซลลแสงอาทตยสามารถผลตได ณ ความเขมแสงขณะนนมาประจลงแบตเตอรได ดงนนจงมความจ าเปนจะตองใชงานชดชารจ MPPT VOC ทสรางขนจากงานวจยน เปนตวชารเจอรใหกบแบตเตอร

82

ของเครองรดยางพารา ซงมราคาถก ก าลงสญเสยนอย และมประสทธภาพดกวาชดชารจตามทองตลาด ซงผวจยไดน าชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรทไดสรางขนในงานวจยน ไปตดตงใชงานกบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล 2 สถานท ไดแก หมบานศรควนทอง ต าบลชางซาย อ าเภอกาญจนดษฐ จงหวดสราษฎรธาน และสวนยางพารา มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร แสดงไดดงรปท 6.10 และ รปท 6.11

รปท 6.10 ชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรตดตงใชงาน

กบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล ณ หมบานศรควนทอง ต าบลชางซาย อ าเภอกาญจนดษฐ จงหวดสราษฎรธาน

83

รปท 6.11 ชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจรตดตงใชงาน กบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล ณ สวนยางพารา มหาวทยาลย เทคโนโลยสรนาร

6.6 สรป

ในบทนไดน าเสนอการเปรยบเทยบผลการทดสอบชดทดสอบทสรางขนของวธ VOC เปรยบเทยบกบชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดทไมมการตามรอยจดก าลงสงสดสงสด และชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดทมการตามรอยจดก าลงสงสด จากผลการทดสอบพบวาชดทดสอบวธ VOC สามารถดงคาก าลงไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยและคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร ไดดกวาชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาด อกทงในบทนยงไดแสดงการทดสอบการตามรอยก าลงของชดทดสอบวธตาง ๆ ในเวลา 1 วน ส าหรบการใชงานชดทดสอบวธตาง ๆ กบแสงอาทตยจรง จากการเปรยบเทยบการตามรอยก าลงของชดทดสอบวธตาง ๆ สามารถสรปไดวาถาตดต งชดทดสอบในเวลา 1 วน ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงงานสงสดดวยวธ VOC จะสามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรไดมากกวาชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดเทากบ

84

Whr5.28 หรอ 50.98 เปอรเซนต นอกจากนยงไดแสดงการประเมนราคาหาจดคมทนของแตละชดชารจ พบวาชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดทสรางขนดวยวธ VOC สามารถคมทนเรวกวาชดชารจทมขายทวไปตามทองตลาดอกดวย

85

บทท 7

สรปและขอเสนอแนะ

7.1 สรป งานวจยน าเสนอการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร หรอ วธ VOC ซงไดอธบายถงหลกการท างานของวธ VOC รวมไปถงการจ าลองสถานการณบนคอมพวเตอรดวยโปรแกรมส าเรจรป SIMULINK ใน MATLAB พบวา ระบบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร สามารถดงก าลงจากเซลลแสงอาทตยไดมากกวาระบบทไมมการตามรอยจดก าลงสงสด อกทงยงไดอธบายถงโครงสรางชดทดสอบของวธ VOC โดยสรางขนจากอปกรณแอนะลอก การออกแบบ การทดสอบวงจร และผลการทดสอบชดทดสอบทสรางขน โดยชดทดสอบจะตองอาศยคา k ทเหมาะสมทสดเพยงคาเดยว และจะตองมการทดสอบหาคาเฉพาะของแผงเซลลแสงอาทตยทใชงาน ซงผลการทดสอบชดทดสอบ พบวา ชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร สามารถสรางใชงานไดจรง และสามารถดงพลงงานทเซลลแสงอาทตยจายได ณ ความเขมแสงคาตาง ๆ ประจลงแบตเตอรไดมากทสด สงผลใหประสทธภาพของระบบพลงงานเซลลแสงอาทตยมคาสงสด

อกทงในงานวจยไดน าเสนอการเปรยบเทยบผลการทดสอบชดทดสอบทสรางขนของวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร เปรยบเทยบกบชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดทไมมการตามรอยจดก าลงสงสดสงสด และชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดทมการตามรอยจดก าลงสงสด จากผลการทดสอบพบวาชดทดสอบวธรบกวนและสงเกต สามารถดงคาก าลงไฟฟาจากแผงเซลลแสงอาทตยและคาก าลงไฟฟาทประจลงแบตเตอร มคามากกวาชดทดสอบอน ๆ และนอกจากนไดแสดงการเปรยบเทยบการตามรอยก าลงของชดทดสอบวธตาง ๆ โดยใชความเขมแสงจากแสงอาทตยจรง ในเวลา 1 วน กบแสงอาทตยจรง พบวาถาตดตงชดทดสอบในเวลา 1 วน ชดทดสอบการตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธรบกวนและสงเกต จะสามารถดงพลงงานประจลงแบตเตอรไดมากกวาชดชารจทวไปทมขายตามทองตลาดถง Whr5.28 หรอ 50.98 เปอรเซนต

นอกจากนในงานวจยยงไดน าชดทดสอบตามรอยจดก าลงสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร ตดตงใชงานกบเครองรดยางพาราอจฉรยะทใชโซลารเซลล ไปประยกตใชงานจรง ณ หมบานศรควนทอง ต าบลชางซาย อ าเภอกาญจนดษฐ จงหวดสราษฎรธาน และสวนยางพารา มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร อกดวย

86

7.2 ขอเสนอแนะ การใชงานอปกรณทางไฟฟาทเกยวของกบการเกษตรนน มกประสบปญหาเกยวกบการหาแหลงจายกระแสไฟฟา ถอเปนปญหาทมผลกระทบกบเกษตรกรเปนอยางมาก แตถาเกษตรกรสามารถใชพลงงานทดแทนผลตกระแสไฟใหกบอปกรณทางไฟฟาในแปลงเกษตรกรรม ท าใหสามารถใชงานอปกรณทางไฟฟาไดสะดวกขน โดยสวนใหญพลงงานทดแทนทนยมใชกนส าหรบงานในแปลงเกษตรกรรม คอพลงงานแสงอาทตย ดงน นถาน ากลองควบคมพลงงานแสงอาทตยประสทธภาพสงส าหรบแปลงเกษตรกรรมทสรางขนในงานวจยนไปตดตงดวยจะท าใหระบบเซลลแสงอาทตยมประสทธภาพสงขน

87

รายการอางอง

K. H. Hussein, I. Muta, T. Hoshino, and M. Osakada, “Maximum photovoltaic power

tracking : An algorithm for rapidly changing atmospheric condition,” IEEE Proc. Gener. Transm., vol.142, no.1, pp.59-64.

V. Salas, E. Olias, A. Barrado, and A. Lazaro, “Review of maximum power point tracking algorithms for stand alone photovoltaic systems,” Solar Matter, Solar Cells, vol. 90, no. 11, pp. 1555-1578, July 2006.

T. Esram, and P. L. Chapma, “Comparison of Photovoltaic ArrayMaximum Power Point Tracking Techniques,” IEEE Trans. Energy Conversion., vol.22, no.2, pp. pp.360-7,061995.

J. Ahmad, “A Fractional Open Circuit Voltage Based Maximum Power Point Tracker for Photovoltaic Arrays,” in Proc. IEEE 2nd International Conference on Software Tech. and Engineering (ICSTE)., Oct 2010, vol.1 ,pp.247-250.

N. W. V. Eynde, S. Chowdhury, and S. P. Chowdhury, “Modeling and simulation of a stand-alone photovoltaic plant with MPPT feature and dedicated battery storage”, in Proc. IEEE Power and Energy Society General Meeting, Minneapolis, MN, July 2010, pp.1-8.

M. S. Ngan, and C. W. Tan, “A study of maximum power point tracking algorithms for stand-alone Photovoltaic Systems,” in Proc. IEEE Applied Power Electronics Colloquium (IAPEC), Johor Bahru, Malaysia, April 2011, pp.22-27.

S. Sreekanth, and I. J. Raglend, “A comparitive and analytical study of various incremental algorithms applied in solar cell,” in Proc. IEEE International Conf. on Computing, Electronics and Electrical Tech. (ICCEET)., Kumaracoil, March 2012, pp.452-456.

S. M. Ferdous, M. A. Mohammad, F. Nasrullah, A. M. Saleque and A. Z. Muttalib, “Design and Simulation of an Open Voltage Algorithm based Maximum Power Point Tracker for Battery Charging PV System,” in Proc. IEEE 7th International Conference on Electrical & Computer Engineering (ICECE)., Dhaka, Bangladesh, Dec 2012, pp.908 - 911.

S. K. Kollimalla and M. K. Mishra, “Adaptive perturb & observe MPPT algorithm for photovoltaic system,” in Proc. IEEE Power and Energy Conference at Illinois (PECI)., Champaign, IL, Feb 2013, pp.42-47.

88

ภาคผนวก ก

คมอการใชงาน ชดชารจเซลลแสงอาทตย

89

ภาคผนวก ก. คมอการใชงาน ชดชารจเซลลแสงอาทตยทมการตามรอยก าลงสงสด ดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร (MPPT VOC Charger)

ไฟSUN ไฟBAT ไฟLOAD

รปท ก.1 กลองชดชารจเซลลแสงอาทตยทมตามรอยก าลงงานสงสดดวยวธเทยบสดสวนแรงดนขณะเปดวงจร

MPPT VOC Charger มคณสมบตหลก ดงน

1. ถกควบคมดวยอลกอรทมการตามรอยก าลงสงสด ดวยอปกรณแอนะลอก 2. มไฟ LED แสดงสถานะการท างานของแผงโซลาเซลล, แบตเตอร และโหลด 3. มระบบปองกน over-charge ,over-discharge และ over-load

การแสดงสถานะการท างานของ MPPT VOC Charger 1. สถานะของแผงโซลาเซลลและการชารจแบตเตอร

ไฟ SUN จะตดสแดงคาง เมอมแสงแดดและสามารถชารจไฟเขาแบตเตอรได ไฟ SUN จะดบเมอไมมแสงแดดหรอมการถอดสายของแผงโซลาเซลลออก กรณนจะไมม

ไฟชารจเขาแบตเตอร

90

2. สถานะของแบตเตอร ไฟ BAT จะตดสเขยวคาง เมอมการตอสายไฟทชอง Battery ของ MPPT VOC Charger ไฟ BAT จะดบ เมอมการถอดสายของแบตเตอรออก

3. สถานะของโหลด

เมอกดสวตช ON/OFF Load ไฟ LOAD จะตดสเขยวคาง เมอ Load ท างานปกต ไฟ LOAD จะดบ เมอ Load ถกปดการท างาน

การเชอมตอสายไฟเขากบ MPPT VOC Charger

1) ตอสายไฟทชอง Battery ของ MPPT VOC Charger จากนนใหตอสายไฟไปยงขวของแบตเตอร ตองตอใหถกขว ระวงอยาตอสลบขวเดดขาด ถาตอสายถกตองจะมไฟ BAT ตดขนมา

2) ตอสายไฟทชอง Solar Cell ของ MPPT VOC Charger จากนนใหตอสายไฟไปยงแผงโซลาเซลล ตองตอใหถกขว ระวงอยาตอสลบขวเดดขาด ถาตอสายถกตองและมแสงแดด ไฟ SUN จะตดขนมา

3) ตอโหลด DC เชน หลอดไฟ LED หรอ โหลดทางไฟฟาอนๆ ทชอง Load ของ MPPT VOC Charger ตองตอใหถกขว ระวงอยาตอสลบขวเดดขาด มฉะนนจะท าใหเครองใชไฟฟาเสยหายได

หมายเหต ถาเปนโหลด AC จะตองใช Inverter ท าการแปลงไฟ DC เปน AC หรอไฟบานกอน โดยตอสายแบตเตอรจากข วแบตเตอรไปย งข วไฟฝง DC ของ Inverter จากน นใหตอเครองใชไฟฟาตางๆเขากบ Inverter ทชองเสยบปลกไฟหรอทชอง AC Output

การเชอมตอสายไฟของอปกรณระบบโซลาเซลลเขากบMPPT VOC Charger แสดงดงรปท ก.2

91

Solarcell

DC Load

Battery

Inverter AC Load

+ - + - + -

รปท ก.2 การเชอมตอสายไฟของระบบโซลาเซลลเขากบ MPPT VOC Charger

92

ภาคผนวก ข

ตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรง

93

ตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรง หรอ dc/dc isolate มหนาทแยกกราวดของแรงดนไฟฟากระแสตรงในดานอนพตและดานเอาตพตออกจากกน เพอปองกนความเสยหายทอาจเกดกบอปกรณ โดยในงานวจยจะใหอนพตของตวแยกกราวดคอแรงดนไฟฟาจากแบตเตอร และดานเอาตพตของตวแยกกราวดจะเปนแหลงจายใหแกวงจรควบคมการตามรอยจดก าลงสงสด และวงจรแยกโดดสญญาณ เพอปองกนความเสยหายทอาจเกดกบวงจรไฟฟา และปองกนการลดวงจรจากวงจรแปลงผนแบบบคกเขาสวงจรจดชนวนเกท

ในงานวจยจะใชตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรงแบบคงคาแรงดนเอาตพตแบบ Single Output และแบบ Multi Output โดยแรงดนอนพตคอแรงดนไฟฟาจากแบตเตอร 12 โวลต และคาแรงดนเอาตพตจะแลวแตเบอรของตวแยกกราวดทเลอกใชงาน เชน ถาตวแยกกราวดเบอร 1205 คอแรงดนอนพต 12 โวลตจะไดแรงดนเอาตพต 5 โวลต ถาตวแยกกราวดเบอร 1212 คอแรงดนอนพต 12 โวลตจะไดแรงดนเอาตพต 12โวลต ถาตวแยกกราวดเบอร 1215 คอแรงดนอนพต 12 โวลตจะไดแรงดนเอาตพต 15โวลต เปนตน นอกจากนตวแยกกราวดแบบคงคาแรงดนเอาตพตมทงแบบ Single Output และแบบ Multi Output โดยถาเลอกใชตวแยกกราวดแบบ Single Output เชน เบอร 1212 คาแรงดนเอาตพตจะมคาเปน 12 และ 0 โวลต ถาลอกใชตวแยกกราวดแบบ Single Output เบอร 1215 คาแรงดนเอาตพตจะมคาเปน 15 และ 0 โวลต และถาเลอกใชตวแยกกราวดแบบ Multi Output เชน เบอร 1212 คาแรงดนเอาตพตจะมคาเปน +12, -12 และ 0 โวลต ถาเลอกใชตวแยกกราวดแบบ Multi Output เบอร 1215 คาแรงดนเอาตพตจะมคาเปน +15, -15 และ 0 โวลต เปนตน ส าหรบการเลอกใชตวแยกกราวดนนขนอยกบการใชงาน คาแรงดนอนพต – เอาตพตทตองการ และก าลงไฟฟาทใชงาน ซงตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรงสามารถแสดงไฟดงรป ข.1

รป ข.1 ตวแยกกราวดแรงดนไฟฟากระแสตรง หรอ dc/dc isolate